C语言之可变参数列表

在 C 语言中，可变参数列表（Variable Argument List）通过 stdarg.h 头文件提供的宏和函数来实现。它允许函数接受可变数量的参数，类似于 printf 和 scanf 这样的函数。本文介绍与可变参数列表相关的函数和用法。
核心宏和函数

stdarg.h 提供了以下宏和函数来处理可变参数列表：
宏/函数作用va_list定义一个变量，用于存储可变参数列表。va_start()初始化 va_list，使其指向可变参数列表的第一个参数。va_arg()从 va_list 中获取下一个参数，并指定其类型。va_end()清理 va_list，结束可变参数列表的访问。va_copy()复制一个 va_list（C99 标准引入）。使用步骤

使用可变参数列表的典型步骤如下：

• 定义一个 va_list 类型的变量。
  
• 使用 va_start() 初始化 va_list。
  
• 使用 va_arg() 逐个获取参数。
  
• 使用 va_end() 清理 va_list。
  

示例代码

以下是一个简单的示例，演示如何使用可变参数列表实现一个求和函数：

1. #include <stdio.h>
2. #include <stdarg.h>
4. // 定义一个可变参数函数，计算任意数量整数的和
5. int sum(int count, ...) {
6.     int total = 0;
7.     va_list args;  // 定义 va_list 变量
9.     va_start(args, count);  // 初始化 args，使其指向第一个可变参数
11.     for (int i = 0; i < count; i++) {
12.         int num = va_arg(args, int);  // 获取下一个 int 类型的参数
13.         total += num;
14.     }
16.     va_end(args);  // 清理 args
18.     return total;
19. }
21. int main() {
22.     printf("Sum: %d\n", sum(3, 10, 20, 30));  // 输出 60
23.     printf("Sum: %d\n", sum(5, 1, 2, 3, 4, 5));  // 输出 15
24.     return 0;
25. }

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详细说明

(1) va_list

• 类型：va_list 是一个类型，用于存储可变参数列表。
  
• 示例：
  1. va_list args;

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(2) va_start()

• 函数原型：
  1. void va_start(va_list ap, last_arg);

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• 概念实现：
  1. // 概念性实现（实际由编译器提供）
  2. #define va_start(ap, last_arg) \
  3. (ap = (va_list)((char*)&last_arg + sizeof(last_arg)))

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• 作用：
  
  
  
  • 初始化 va_list，使其指向可变参数列表的第一个参数。
    
  • last_arg 是可变参数列表前的最后一个固定参数。
    
  
  
• 示例：
  1. va_start(args, count);

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(3) va_arg()

• 函数原型：
  1. type va_arg(va_list ap, type);

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• 作用：
  
  
  
  • 从 va_list 中获取下一个参数，并指定其类型。
    
  • type 是参数的类型（如 int、double 等）。
    
  
  
• 示例：
  1. int num = va_arg(args, int);

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(4) va_end()

• 函数原型：
  1. void va_end(va_list ap);

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• 作用：清理 va_list，结束可变参数列表的访问。
  
• 示例：
  1. va_end(args);

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(5) va_copy()（C99 引入）

• 函数原型：
  1. void va_copy(va_list dest, va_list src);

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• 作用：
  
  
  
  • 复制一个 va_list 变量。
    
  • dest 是目标变量，src 是源变量。
    
  
  
• 示例：
  1. va_list args_copy;
  2. va_copy(args_copy, args);

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注意事项

• 固定参数：可变参数函数必须至少有一个固定参数（如 count），用于确定可变参数的数量或类型。
  
• 参数类型：使用 va_arg() 时，必须明确指定参数的类型。如果类型不匹配，会导致未定义行为。
  
• 参数数量：需要确保访问的参数数量不超过实际传递的参数数量，否则会导致未定义行为。
  
• 平台依赖性：可变参数列表的实现依赖于底层平台，不同平台可能有不同的行为。
  

更复杂的示例

以下是一个更复杂的示例，实现一个类似 printf 的函数，支持格式化输出：

1. #include <stdio.h>
2. #include <stdarg.h>
4. void my_printf(const char *format, ...) {
5.     va_list args;
6.     va_start(args, format);
8.     while (*format) {
9.         if (*format == '%') {
10.             format++;  // 跳过 '%'
11.             switch (*format) {
12.                 case 'd': {
13.                     int num = va_arg(args, int);
14.                     printf("%d", num);
15.                     break;
16.                 }
17.                 case 'f': {
18.                     double num = va_arg(args, double);
19.                     printf("%f", num);
20.                     break;
21.                 }
22.                 case 's': {
23.                     char *str = va_arg(args, char *);
24.                     printf("%s", str);
25.                     break;
26.                 }
27.                 default:
28.                     putchar(*format);
29.                     break;
30.             }
31.         } else {
32.             putchar(*format);
33.         }
34.         format++;
35.     }
37.     va_end(args);
38. }
40. int main() {
41.     my_printf("Integer: %d, Float: %f, String: %s\n", 42, 3.14, "Hello");
42.     return 0;
43. }

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总结

• va_list 是处理可变参数列表的核心类型。
  
• va_start()、va_arg() 和 va_end() 是处理可变参数的基本宏。
  
• 可变参数函数需要至少一个固定参数，用于确定可变参数的数量或类型。
  
• 使用可变参数时需要注意参数类型和数量的匹配，避免未定义行为。
  

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