【C语言可变参数函数的使用与原理分析】

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1 前言

在编程过程中，有时会遇到需要定义参数数量不固定的函数的情况。

C语言提供了一种灵活的解决方案：变参函数。这种函数能够根据实际调用时的需求，接受任意数量的参数。

本文将通过具体的实例程序，介绍如何定义和使用变参数函数，并分析其原理。

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2 实例

2.1实例程序

下面这段代码实现了一个名为 average 的可变参数函数，用于计算平均值。该函数接受一个固定参数 num，指示将要计算平均的数值个数，随后跟随着省略号 …，表示其后跟随的是不定数量的数值参数。

#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>double average(int num,...)
{va_list valist;double sum = 0.0;va_start(valist, num);  //为 num 个参数初始化 valist /* 访问所有赋给 valist 的参数 */for (int i = 0; i < num; i++){sum += va_arg(valist, int);}va_end(valist);  //清理为 valist 保留的内存return sum/num;
}int main()
{printf("Average of 2, 3, 4, 5 = %f\n", average(4, 2,3,4,5));printf("Average of 5, 10, 15 = %f\n", average(3, 5,10,15));
}

2.2程序执行结果

2.3 程序分析

1.函数参数传递的原理
为更好的理解变参数函数，首先介绍下函数函数参数传递的原理。传入参数是以栈的形式存取，举个例子，声明一个函数如下：

void fun(int x, float y, char z);

在调用函数 fun 时，参数按照相反的顺序入栈：首先是 int x，接着是 float y，最后是 char z，即在内存中的存储顺序是 z->y->x。

知道这些参数在内存中是连续存储的，从理论上讲，如果我们能够探测到这些参数中的任意一个变量的内存地址，并且了解其类型以及相关类型的内存布局，我们可以使用指针算术来计算并访问其他参数的地址。

2.变参函数 average() 的执行遵循以下符合参数传递原理的步骤：

• 创建一个va_list 类型 变量valist，用于存储变参函数的参数列表
• 使用 宏 va_start用于初始化 va_list类型的变量，确保它指向变参函数的第一个命名参数 num，该参数地址紧邻可变参数区域...
• 利用 宏 va_arg 来访问参数列表valist中的每个int类型项，每次调用后 valist 将自动更新以指向下一个参数
• 使用宏 va_end 来清理赋予valist变量的内存

通过上面对变参函数的分析可知，变参函数并不是所有的参数都可以省略（即函数不能定义成fun(...) 这种形式），至少需要一个固定参数（如实例程序中的num）来作为变参列表的开始标记

3 补充

下面再介绍一个实例，拓展一下变参函数的使用，它通过变参函数列表和vsnprintf函数格式化字符串，输出整数、浮点数等类型的变量。

1.程序：

#include "stdio.h"
#include "stdarg.h"int i=1;
double j = 45.67;
char message[50];void fun(const char *format, ...) 
{va_list args;va_start(args, format);vsnprintf(message, sizeof(message), format, args);va_end(args);// 打印格式化后的字符串printf("%s\n", message);
}int main(void)
{fun("var1: %d", i);fun("var1: %d var2: %f ", i, j);return 0;
}

2.程序执行结果

3.函数vsnprintf介绍

vsnprintf函数是一个C语言标准库函数，用于将格式化的数据写入到一个字符串缓冲区中，并且可以指定最大写入的字符数。

函数原型：

int vsnprintf(char *str, size_t size, const char *format, va_list arg);

参数说明：

• str：指向用于存储格式化后的输出的字符数组的指针。
• size：缓冲区的大小（以字符为单位），包括空字符（‘\0’）的空间。如果size为0，vsnprintf将不写入任何字符，但会返回需要的缓冲区大小（不包括空字符）。
• format：格式化字符串，指定了如何格式化后续参数。
• arg：va_list类型的参数列表，包含了要格式化的参数。

返回值：

• vsnprintf返回写入到str缓冲区中的字符数（不包括终止的空字符’\0’），如果发生错误或者缓冲区大小不足以容纳所有字符，则返回负值。

实例程序中，main函数中调用fun("var1: %d var2: %f ", i, j);时，其内部vsnprintf函数的调用相当于直接使用vsnprintf(message, sizeof(message), "var1: %d var2: %f ", i, j);进行格式化输出。

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4 总结

本文将通过具体的实例程序，介绍了如何定义和使用变参数函数，并分析其原理。

参考链接：
va_start 用法
C 可变参数
【C语言】vsnprintf函数的使用