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。

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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）。

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使用步骤

使用可变参数列表的典型步骤如下：

1. 定义一个 va_list 类型的变量。
2. 使用 va_start() 初始化 va_list。
3. 使用 va_arg() 逐个获取参数。
4. 使用 va_end() 清理 va_list。

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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：

#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>

// 定义一个可变参数函数，计算任意数量整数的和
int sum(int count, ...) {
    int total = 0;
    va_list args;  // 定义 va_list 变量

    va_start(args, count);  // 初始化 args，使其指向第一个可变参数

    for (int i = 0; i < count; i++) {
        int num = va_arg(args, int);  // 获取下一个 int 类型的参数
        total += num;
    }

    va_end(args);  // 清理 args

    return total;
}

int main() {
    printf("Sum: %d\n", sum(3, 10, 20, 30));  // 输出 60
    printf("Sum: %d\n", sum(5, 1, 2, 3, 4, 5));  // 输出 15
    return 0;
}

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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：

  va_list args;
  

(2) va_start()

• 函数原型：

  void va_start(va_list ap, last_arg);
  

• 概念实现：

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

• 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：

  va_start(args, count);
  

(3) va_arg()

• 函数原型：

  type va_arg(va_list ap, type);
  

• 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：

  int num = va_arg(args, int);
  

(4) va_end()

• 函数原型：

  void va_end(va_list ap);
  

• 作用：清理 va_list，结束可变参数列表的访问。

• 示例：

  va_end(args);
  

(5) va_copy()（C99 引入）

• 函数原型：

  void va_copy(va_list dest, va_list src);
  

• 作用：

  • 复制一个 va_list 变量。
  • dest 是目标变量，src 是源变量。

• 示例：

  va_list args_copy;
  va_copy(args_copy, args);
  

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注意事项

1. 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。

2. 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。

3. 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。

4. 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。

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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：

#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>

void my_printf(const char *format, ...) {
    va_list args;
    va_start(args, format);

    while (*format) {
        if (*format == '%') {
            format++;  // 跳过 '%'
            switch (*format) {
                case 'd': {
                    int num = va_arg(args, int);
                    printf("%d", num);
                    break;
                }
                case 'f': {
                    double num = va_arg(args, double);
                    printf("%f", num);
                    break;
                }
                case 's': {
                    char *str = va_arg(args, char *);
                    printf("%s", str);
                    break;
                }
                default:
                    putchar(*format);
                    break;
            }
        } else {
            putchar(*format);
        }
        format++;
    }

    va_end(args);
}

int main() {
    my_printf("Integer: %d, Float: %f, String: %s\n", 42, 3.14, "Hello");
    return 0;
}

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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。