可变参数函数

可变参数参数在编程中其实是经常用得到的，查询一些资料，整理了一下，最后写出一个简单的 宏定义的可变参数LOG，这个实例大家肯定可以经常用到。
可变参数定义
我们学习C语言时最经常使用printf()函数，但我们很少了解其原型。其实printf()的参数就是可变参数，想想看，我们可以利用它打印出各种类型的数据。下面我们来看看它的原型：
intprintf( const char* format, ...);
它的第一个参数是format，属于固定参数,后面跟的参数的个数和类型都是可变的（用三个点“…”做参数占位符）,实际调用时可以有以下的形式:
printf("%d",i);
printf("%s",s);
printf("thenumber is %d ,string is:%s", i, s);
说明例子
①一个简单的可变参数的C函数
在函数易做图_va_fun参数列表中至少有一个整数参数,其后是占位符…表示后面参数的个数不定.。在这个例子里，所有输入参数必须都是整数，函数的功能只是打印所有参数的值。
#include<stdio.h>
#include<stdarg.h>
void易做图_va_fun(int start, ...)
{
va_listarg_ptr;
intnArgValue =start;
intnArgCout=0; //可变参数的数目
va_start(arg_ptr,start);//以固定参数的地址为起点确定变参的内存起始地址。
do
{
++nArgCout;
printf("the%d th arg: %d\n",nArgCout,nArgValue); //输出各参数的值
nArgValue= va_arg(arg_ptr,int); //得到下一个可变参数的值
}while(nArgValue != -1);
return;
}
intmain(int argc, char* argv[])
{
易做图_va_fun(100,-1);
易做图_va_fun(100,200,-1);
return0;
}
②格式化到一个文件流，可用于日志文件
FILE*logfile;
intWriteLog(const char * format, ...)
{
va_listarg_ptr;
va_start(arg_ptr,format);
intnWrittenBytes = vfprintf(logfile, format, arg_ptr);
va_end(arg_ptr);
returnnWrittenBytes;
}
从这个函数的实现可以看到,我们使用可变参数应该有以下步骤:
⑴在程序中用到了以下这些宏:
voidva_start( va_list arg_ptr, prev_param );
typeva_arg( va_list arg_ptr, type );
voidva_end( va_list arg_ptr );
va在这里是variable-argument(可变参数)的意思.
这些宏定义在stdarg.h中,所以用到可变参数的程序应该包含这个头文件.
⑵. 函数里首先定义一个va_list型的变量,这里是arg_ptr,这个变量是存储参数地址的指针.因为得到参数的地址之后，再结合参数的类型，才能得到参数的值。
⑶. 然后用va_start宏初始化⑵中定义的变量arg_ptr,这个宏的第二个参数是可变参数列表的前一个参数,即最后一个固定参数.
⑷. 然后依次用va_arg宏使arg_ptr返回可变参数的地址,得到这个地址之后，结合参数的类型，就可以得到参数的值。
⑸. 设定结束条件
①  是判断参数值是否为-1。注意被调的函数在调用时是不知道可变参数的正确数目的，程序员必须自己在代码中指明结束条件。
②  是调用宏va_end。
剖析
 va_*宏定义
我们已经知道va_start,va_arg,va_end是在stdarg.h中被定义成宏的, 由于硬件平台的不同和编译器的不同,所以定义的宏也有所不同。
以下VC++6.0中stdarg.h里的代码
（文件的路径为VC安装目录下的\vc98\include\stdarg.h）
typedefchar * va_list;
#define_INTSIZEOF(n) ((sizeof(n) + sizeof(int) - 1) & ~(sizeof(int) - 1) )
#defineva_start(ap,v) ( ap = (va_list)&v + _INTSIZEOF(v) )
#defineva_arg(ap,t) ( *(t *)((ap += _INTSIZEOF(t)) - _INTSIZEOF(t)) )
#defineva_end(ap) ( ap = (va_list)0 )
linux中的定义
typedefchar *va_list;
#define__va_rounded_size(TYPE) (((sizeof (TYPE) + sizeof (int) - 1) / sizeof (int)) *sizeof (int))
#defineva_start(AP, LASTARG) (AP=((char*)&(LASTARG) + __va_rounded_size (LASTARG))
voidva_end (va_list);
#defineva_end(AP) （AP=(char *)0）
#defineva_arg(AP,TYPE) (AP+=__va_rounded_size(TYPE),\
*((TYPE*)(AP - __va_rounded_size (TYPE))))
要理解上面这些宏定义的意思，需要首先了解：
1.   栈的方向和参数的入栈顺序
2.   CPU的对齐方式
3.   内存地址的表达方式。
1.   栈
以Intel 32位的CPU为分析基础
在Intel CPU中，栈的生长方向是向下的，即栈底在高地址，而栈顶在低地址；从栈底向栈顶看过去，地址是从高地址走向低地址的，因为称它为向下生长，如图。
                             
从上面压栈前后的两个图可明显看到栈的生长方向，在Intel32位的CPU中，windown或linux都使用了它的保护模式，ss指定栈所有在的段，ebp指向栈基址，esp指向栈顶。显然执行push指令后，esp的值会减4，而pop后，esp值增加4。 栈中每个元素存放空间的大小决定push或pop指令后esp值增减和幅度。Intel32位CPU中的栈元素大小为16位或32位，由定义堆栈段时定义。在Window和Linux系统中，内核代码已定义好栈元素的大小为32位，即一个字长(sizeof(int))。因此用户空间程栈元素的大小肯定为32位，这样每个栈元素的地址向4字节对齐。
C语言的函数调用约定对编写可变参数函数是非常重要的，只有清楚了，才更欲心所欲地控制程序。在高级程序设计语言中，函数调用约定有如下几种，stdcall，cdecl，fastcall ,thiscal,naked call。cdel是C语言中的标准调用约定，如果在定义函数中不指明调用约定(在函数名前加上约定名称即可），那编译器认为是cdel约定，从上面的几种约定来看，只有cdel约定才可以定义可变参数函数。下面是cdel约定的重要特征：如果函数A调用函数B，那么称函数A为调用者(caller)，函数B称为被调用者(callee)。caller把向callee传递的参数存放在栈中，并且压栈顺序按参数列表中从右向左的顺序；callee不负责清理栈，而是由caller清理。 我们用一个简单的例子来说明问题，并采用Nasm的汇编格式写相应的汇编代码，程序段如下：
voidcallee(int a, int b)
{
int c= 0;
c = a+b;
}
voidcaller()
{
callee(1,2);
}
来分析一下在调用过程发生了什么事情。程序执行点来到caller时，那将要执行调用callee函数，在跳到callee函数前，它先要把传递的参数压到栈上，并按右到左的顺序，即翻译成汇编指令就是push 2； push 1；
图2
函数栈如图中（a）所示。接着跳到callee函数，即指令callcalle。CPU在执行call时，先把当前的EIP寄存器的值压到栈中，然后把EIP值设为callee(地址),这样，栈的图变为如图2(b)。程序执行点跳到了callee函数的第一条指令。C语言在函数调用时，每个函数占用的栈段称为stackframe。用ebp来记住函数stackframe的起始地址。故在执行callee时，最前的两条指令为：
pushebp
movesp, ebp
经过这两条语句后，callee函数的stackframe就建好了，栈的最新情况如图2(c)所示。 函数callee定义了一个局部变量int c，该变量的储存空间分配在callee函数占用的栈中，大小为4字节(insizeof int)。那么callee会在如下指令：
subesp, 4
mov[ebp-4], 0
这样栈的情况又发生了变化，最新情况如图2(d)所示。注意esp总是指向栈顶，而ebp作为函数的stackframe基址起到很大的作用。ebp地址向下的空间用于存放局部变量，而它向上的空间存放的是caller传递过来的参数，当然编译器会记住变量c相对ebp的地址偏移量，在这里为-4。跟着执行c = a+ b语句，那么指令代码应该类似于：
moveax , [ebp + 8] ；这里用eax存放第一个传递进来的参数，记住第一个参数与ebp的偏移量肯定为8addeax, [ebp + 12] ;第二个参数与ebp的偏移量为12，故计算eax =a+b
mov[ebp -4], eax ;执行 c =eax, 即c =a+b
栈又有了新了变化，如图2(e)。至此，函数callee的计算指令执行完毕，但还要做一些事情：释放局部变量占用的栈空间，销除函数的stack-frame过程会生成如下指令：movesp, ebp;把局部变量占用的空间全部略过，即不再使用，ebp以下的空间全部用于局部变量pop ebp；弹出caller函数的stack-frame 基址在Intel CPU里上面两条指令可以用指令leave来代替，功能是一样。这样栈的内容如图2(f)所示。最后，要返回到caller函数，因此callee的最后一条指令是ret,ret指令用于把栈上的保存的断点弹出到EIP寄存器，新的栈内容如图2(g)所示。函数callee的调用与返回全部结束，跟着下来是执行callcallee的下一条语句。
从caller函数调用callee前，把传递的参数压到栈中，并且按从右到左的顺序；函数返回时，callee并不清理栈，而是由caller清楚传递参数所占用的栈（如上图

补充：软件开发 , C++ ,