Variable Argument Lists

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洛候章
4 years ago
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1 Variable Argument Lists 在 C 語言中, 當函數的 argument list 出現 ellipsis( ), 表示該函數需要使用到 variable argument lists ( 不定參數串列 ) 或稱 variable-length argument lists( 不定長度參數串列 ), 要取得 list 中的 arguments 時, 要透過 type( 型態 ) 幾個 macro( 巨集 ) 及 va_list Macro 名稱為 va_start va_arg 及 va_end, 這是搭配著 va_list 使用的以上的巨集可在 stdarg.h 中找到, 若是較舊的編譯器時, 可能是在 varargs.h 中巨集定義如下 ( 出至 Visual C++ 6.0): #define _INTSIZEOF(n) ( (sizeof(n) + sizeof(int) - 1) & ~(sizeof(int) - 1) ) #define va_start(ap,v) ( ap = (va_list)&v + _INTSIZEOF(v) ) #define va_arg(ap,t) ( *(t *)((ap += _INTSIZEOF(t)) - _INTSIZEOF(t)) ) #define va_end(ap) ( ap = (va_list)0 ) 接下來, 一一介紹這四個巨集的原理一. _INTSIZEOF 在 32-Bit protected mode 下, 若資料位址是 double word(4 bytes) boundary, 換句話說, 若資料的位址能被 4 整除的話,CPU 讀取的速度較快所謂一個位址為 double word boundary, 即位址為 4 的倍數為了讓資料在 boundary 上, 要利用到 memory alignment, 巨集 _INTSIZEOF 的目的就是如此 _INTSIZEOF 功用為無條件進位取 sizeof(int) 的倍數, 怎麼說呢? 假設有 n 個蘋果, 無條件進位取 x 的倍數, 算法為 : ( n + ( x 1 ) ) ( ( n + ( x - 1 ) ) % x ) (1) 假設 x 是 2 的次方 ( x = 1,2,4,8 ), 上式可簡化為 : ( n + ( x 1 ) & ~( x 1 ) (2) 註 :(1) 式的概數觀念到 (2) 式的簡化過程, 由工程師之家的 coco 不定參數的 C 函式所提出說明簡單的證明一下 : Let t = ( n + ( x 1 ) ) (1) 式 t t % x (2) 式 t & ~(x-1) 條件 :x 是 2 的次方 t % x 意思為取得 t % x 的餘數, 即 t 中, 取得在 x 右側的 Bits Ex: 假設 t = 19, x = 4 19 % 4 = 3 19 的二進制 : 的二進制 : 保留 4 右側的 Bits 得 t t % x 意思為取得 t 中, 保留在 x 左側的 Bits( 含 x 本身的 bit) t & ~( x 1) 的意思取得 t 在 x 左側的 Bits 在條件為 x 是 2 的次方, t t % x 等於 t & ~( x 1) 得證把 sizeof(n) 當作 n,sizeof(int) 當作 x, 無條件進位取 sizeof(int) 的倍數, 以達到 alignment 的效果 1

2 Note: 在 32-Bit 的平台中,int 的大小為 4 bytes,double word boundary 對 CPU 讀取的速度較快, 而在 16-Bit 的平台中,int 的大小為 2 bytes,word boundary 對 CPU 讀取的速度較快 _INTSIZEOF 會根據不同的平台, 做正確的 alignment 二. va_start va_arg 及 va_end #define va_start(ap,v) ( ap = (va_list)&v + _INTSIZEOF(v) ) #define va_arg(ap,t) ( *(t *)((ap += _INTSIZEOF(t)) - _INTSIZEOF(t)) ) #define va_end(ap) ( ap = (va_list)0 ) 以上的巨集利用例子來說明會比較清楚恰當 : va_list arg_ptr; // -- (1) // -- (2) int i = va_arg(arg_ptr, int); // -- (3) printf("%d ", i); va_end(arg_ptr); // -- (4) dumplist(1, 1); dumplist(3, 1, 2, 3); (1) 宣告一個指向不定參數串列的指標 arg_ptr, 其實 va_list 定義為 char *: typedef char* va_list (2) 以指向不定參數串列的指標 arg_ptr 及函數的參數列中最後一個固定的參數, 作為巨集 va_start 的參數, 而 va_start 主要用來初始化 arg_ptr 等於 arg_ptr = (va_list)&n + _INTSIZEOF(v) 從上得知, 在呼叫 va_start 巨集後,arg_ptr 指向第一個不定參數 (3) 傳回目前 arg_ptr 指向的參數, 型態為 int, 同時 arg_ptr 指向下一個不定參數 2

3 (4)va_end 巨集把指標 arg_ptr 指向 0 這個例子簡單的介紹不定參數的用法, 更多的應用與細節會在另一篇不定參數講座說明三. Variable Promotions 在不定參數串列中, 由於沒有宣告參數, 無法從目前的資訊中去得到型態與轉換的方式, 所以在不定參數中, 應用 default argument promotions : (1) 型態為 char 及 short int 會 promote 至 int (2) 型態為 float 會 promote 至 double 若沒有注意這樣的 promotion, 會發生什麼樣的問題呢? 以一個例子來說明 : va_list arg_ptr; double i = va_arg(arg_ptr, double); printf("%f ", i); va_end(arg_ptr); dumplist(1, 2.1); dumplist(3, 2.1, 4.3, 6.8); 輸出 : count = 1: count = 3: 以上的例子會被視為型態 double, 所以在使用 va_arg 時, 型態要選擇 double, 千萬不要使用 float, 在預設中, 並不會有 float 型態在不定參數串列的型態中試試看以下 : 3

4 va_list arg_ptr; float i = va_arg(arg_ptr, float); printf("%f ", i); va_end(arg_ptr); dumplist(1, 2.1); dumplist(3, 2.1, 4.3, 6.8); 結果 : count = 1: count = 3: 因為不定參數視型態為 double, 而你卻當作為 float 的參數, 錯誤是預期的不死心, 再試試看把上面的程式,main 裡面改成 : float fnum = 2.1f; dumplist(1,fnum); 翻成組合語言來看的話 : float fnum = 2.1f; C8 C7 45 FC mov dword ptr [ebp-4], h dumplist(1,fnum); CF D9 45 FC fld dword ptr [ebp-4] D2 83 EC 08 sub esp, D5 DD 1C 24 fstp qword ptr [esp] D8 6A 01 push DA E8 26 FF FF FF ( ) DF 83 C4 0C add esp,0ch 發現, 雖然 fnum 的型態為 float, 但 fnum 的值仍被視為 double, 再一次提醒, 因為 Variable Promotion 的關係, 在使用 va_arg 時, 要注意不定參數型態的問題 4

5 以上的內容, 對於不定參數串列做簡短初步的介紹, 希望能幫助瞭解與應用若以上有任何的問題, 歡迎來信, 若內容有誤或需要修正的地方, 也歡迎接受糾正或批評 Written By 2004/9/3 相關連結 : 1. Variable-Length Argument Lists Q&A 2. The code project Variable Argument Functions 5

Microsoft Word - 2CA13內文.doc

Microsoft Word - 2CA13內文.doc 006 公民 - 歷屆試題全解答案是完全正確的? : 能源使用愈多, 除了帶來經濟成長外, 相對的, 也會帶來負面的環保問題我們在發展經濟的過程中, 若不能兼顧環境資源的保育, 將賠上後代子孫的生存環境, 這是下列那一種理念? 比較利益