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va_list、va_start、va_arg、va_end宏的使用

編輯:關於C
當你的函數的參數個數不確定時,就可以使用上述宏進行動態處理,這無疑為你的程序增加了靈活性。
 
Example:
 
◎用法1:
func( Type para1, Type para2, Type para3, ... )
{
    /****** Step 1 ******/
    va_list ap;
    va_start( ap, para3 ); //一定要“...”之前的那個參數
   
    /****** Step 2 ******/
    //此時ap指向第一個可變參數
    //調用va_arg取得裡面的值
    Type xx = va_arg( ap, Type );
   
    //Type一定要相同,如:
    //char *p = va_arg( ap, char *);
    //int i = va_arg( ap, int );
    //如果有多個參數繼續調用va_arg
    /****** Step 3 ******/
    va_end(ap); //For robust!
}
◎用法2:
 
CString AppendString(CString str1,...)//一個連接字符串的函數,參數個數可以動態變化
{
      LPCTSTR str=str1;//str需為指針類型,因為va_arg宏返回的是你的參數的指針,但是如果你的參數為int等簡                       //單類型,則不必為指針,因為變量名實際上即是指針。
      CString res;
      va_list marker;     //你的類型鏈表
      va_start(marker,str1);//初始化你的marker鏈表
 
      while(str!="ListEnd")//ListEnd:參數的結束標志,十分重要,在實際中需自行指定
      {
          res+=str;
          str=va_arg(marker,CString);//取得下一個指針
      }
      va_end(marker);//結束,與va_start合用
      return res;
}
 
int main()
{
      CString    str=AppendString("xu","zhi","hong","ListEnd");
      cout<<str.GetBuffer(str.GetLength())<<endl;
      return 0;
}
 
輸出xuzhihong
CString AppendString(CString str1,...),因為連接字符串的參數可以動態變化,你不知用戶要進行連接的字符串個數是多少,所以你可以用…來代替。但是要注意的是你的函數要有一個參數作為標志來表示結束,否則會出錯。在上例中用ListEnd作為結束符。還有va_arg返回的是你參數內容的指針。上例在支持MFC程序的console下運行通過。
 
可變參數函數的原型聲明格式為:
 
type VAFunction(type arg1, type arg2, … );
 
參數可以分為兩部分:個數確定的固定參數和個數可變的可選參數。函數至少需要一個固定參數,固定參數的聲明和普通函數一樣;可選參數由於個數不確定,聲明時用"…"表示。固定參數和可選參數公同構成一個函數的參數列表。
 
借助上面這個簡單的例2,來看看各個va_xxx的作用。
 
va_list arg_ptr:定義一個指向個數可變的參數列表指針;
 
va_start(arg_ptr, argN):使參數列表指針arg_ptr指向函數參數列表中的第一個可選參數,說明:argN是位於第一個可選參數之前的固定參數,(或者說,最後一個 固定參數;…之前的一個參數),函數參數列表中參數在內存中的順序與函數聲明時的順序是一致的。如果有一va函數的聲明是void va_test(char a, char b, char c, …),則它的固定參數依次是a,b,c,最後一個固定參數argN為c,因此就是va_start(arg_ptr, c)。
 
va_arg(arg_ptr, type):返回參數列表中指針arg_ptr所指的參數,返回類型為type,並使指針arg_ptr指向參數列表中下一個參數。
 
va_copy(dest, src):dest,src的類型都是va_list,va_copy()用於復制參數列表指針,將dest初始化為src。
 
va_end(arg_ptr):清空參數列表,並置參數指針arg_ptr無效。說明:指針arg_ptr被置無效後,可以通過調用va_start ()、va_copy()恢復arg_ptr。每次調用va_start() / va_copy()後,必須得有相應的va_end()與之匹配。參數指針可以在參數列表中隨意地來回移動,但必須在va_start() …va_end()之內。
 
va函數的實現就是對參數指針的使用和控制。
 
 
typedef char *     va_list;     // x86平台下va_list的定義
 
 
函數的固定參數部分,可以直接從函數定義時的參數名獲得;對於可選參數部分,先將指針指向第一個可選參數,然後依次後移指針,根據與結束標志的比較來判斷是否已經獲得全部參數。因此,va函數中結束標志必須事先約定好,否則,指針會指向無效的內存地址,導致出錯。
 
這裡,移動指針使其指向下一個參數,那麼移動指針時的偏移量是多少呢,沒有具體答案,因為這裡涉及到內存對齊(alignment)問題,內存對齊跟具體 使用的硬件平台有密切關系,比如大家熟知的32位x86平台規定所有的變量地址必須是4的倍數(sizeof(int) = 4)。va機制中用宏_INTSIZEOF(n)來解決這個問題,沒有這些宏,va的可移植性無從談起。
 
首先介紹宏_INTSIZEOF(n),它求出變量占用內存空間的大小,是va的實現的基礎。
 
 
#define _INTSIZEOF(n)     ((sizeof(n)+sizeof(int)-1)&~(sizeof(int) - 1) )
 
 
 
#define va_start(ap,v) ( ap = (va_list)&v + _INTSIZEOF(v) )             //第一個可選參數地址
#define va_arg(ap,t) ( *(t *)((ap += _INTSIZEOF(t)) - _INTSIZEOF(t)) ) //下一個參數地址
#define va_end(ap)      ( ap = (va_list)0 )                              // 將指針置為無效
 
 
下表是針對函數int TestFunc(int n1, int n2, int n3, …)
 
參數傳遞時的內存堆棧情況。(C編譯器默認的參數傳遞方式是__cdecl。)
 
對該函數的調用為int result = TestFunc(a, b, c, d. e); 其中e為結束標志。
 
 
 
從上圖中可以很清楚地看出va_xxx宏如此編寫的原因。
 
1.va_start。為了得到第一個可選參數的地址,我們有三種辦法可以做到:
 
A) = &n3 + _INTSIZEOF(n3)
 
// 最後一個固定參數的地址+ 該參數占用內存的大小
 
B) = &n2 + _INTSIZEOF(n3) + _INTSIZEOF(n2)
 
// 中間某個固定參數的地址+ 該參數之後所有固定參數占用的內存大小之和
 
C) = &n1 + _INTSIZEOF(n3) + _INTSIZEOF(n2) + _INTSIZEOF(n1)
 
// 第一個固定參數的地址+ 所有固定參數占用的內存大小之和
 
從編譯器實現角度來看,方法B),方法C)為了求出地址,編譯器還需知道有多少個固定參數,以及它們的大小,沒有把問題分解到最簡單,所以不是很聰明的途 徑,不予采納;相對來說,方法A)中運算的兩個值則完全可以確定。va_start()正是采用A)方法,接受最後一個固定參數。調用va_start ()的結果總是使指針指向下一個參數的地址,並把它作為第一個可選參數。在含多個固定參數的函數中,調用va_start()時,如果不是用最後一個固定 參數,對於編譯器來說,可選參數的個數已經增加,將給程序帶來一些意想不到的錯誤。(當然如果你認為自己對指針已經知根知底,游刃有余,那麼,怎麼用就隨 你,你甚至可以用它完成一些很優秀(高效)的代碼,但是,這樣會大大降低代碼的可讀性。)
 
注意:宏va_start是對參數的地址進行操作的,要求參數地址必須是有效的。一些地址無效的類型不能當作固定參數類型。比如:寄存器類型,它的地址不是有效的內存地址值;數組和函數也不允許,他們的長度是個問題。因此,這些類型時不能作為va函數的參數的。
 
2.va_arg身兼二職:返回當前參數,並使參數指針指向下一個參數。
 
初看va_arg宏定義很別扭,如果把它拆成兩個語句,可以很清楚地看出它完成的兩個職責。
 
 
#define va_arg(ap,t)      ( *(t *)((ap += _INTSIZEOF(t)) - _INTSIZEOF(t)) ) //下一個參數地址
// 將( *(t *)((ap += _INTSIZEOF(t)) - _INTSIZEOF(t)) )拆成:
/* 指針ap指向下一個參數的地址*/
1.ap += _INTSIZEOF(t);           // 當前,ap已經指向下一個參數了
/* ap減去當前參數的大小得到當前參數的地址,再強制類型轉換後返回它的值*/
2.return *(t *)( ap - _INTSIZEOF(t))
 
 
回想到printf/scanf系列函數的%d %s之類的格式化指令,我們不難理解這些它們的用途了- 明示參數強制轉換的類型。
 
(注:printf/scanf沒有使用va_xxx來實現,但原理是一致的。)
 
3.va_end很簡單,僅僅是把指針作廢而已。
 
#define va_end(ap) (ap = (va_list)0) // x86平台
 
四、 簡潔、靈活,也有危險
 
從va的實現可以看出,指針的合理運用,把C語言簡潔、靈活的特性表現得淋漓盡致,叫人不得不佩服C的強大和高效。不可否認的是,給編程人員太多自由空間必然使程序的安全性降低。va中,為了得到所有傳遞給函數的參數,需要用va_arg依次遍歷。其中存在兩個隱患:
 
1)如何確定參數的類型。
 
va_arg在類型檢查方面與其說非常靈活,不如說是很不負責,因為是強制類型轉換,va_arg都把當前指針所指向的內容強制轉換到指定類型;
 
2)結束標志。如果沒有結束標志的判斷,va將按默認類型依次返回內存中的內容,直到訪問到非法內存而出錯退出。例2中SqSum()求的是自然數的平方 和,所以我把負數和0作為它的結束標志。例如scanf把接收到的回車符作為結束標志,大家熟知的printf()對字符串的處理用'\0'作為結束標 志,無法想象C中的字符串如果沒有'\0', 代碼將會是怎樣一番情景,估計那時最流行的可能是字符數組,或者是malloc/free。
 
允許對內存的隨意訪問,會留給不懷好意者留下攻擊的可能。當處理cracker精心設計好的一串字符串後,程序將跳轉到一些惡意代碼區域執行,以使cracker達到其攻擊目的。(常見的exploit攻擊)所以,必需禁止對內存的隨意訪問和嚴格控制內存訪問邊界。
 
有關va_list和vsnprintf輸出函數的問題
來源: ChinaUnix博客  日期:2006.11.16 12:36 (共有0條評論) 我要評論
 
va_list ap;                //聲明一個變量來轉換參數列表
va_start(ap,fmt);             //初始化變量
va_end(ap);                   //結束變量列表,和va_start成對使用
可以根據va_arg(ap,type)取出參數
已經經過調試成功的輸出程序
#include
#include
#define bufsize 80
char buffer[bufsize];
int vspf(char *fmt, ...)

va_list argptr;
int cnt;
va_start(argptr, fmt);
cnt = vsnprintf(buffer,bufsize ,fmt, argptr);
va_end(argptr);
return(cnt);

int main(void)

int inumber = 30;
float fnumber = 90.0;
char string[4] = "abc";
 
vspf("%d %f %s", inumber, fnumber, string);
 
printf("%s\n", buffer);
return 0;
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