很多C語言初學者都非常好奇的問題,怎樣定義可以可變參數函數?

如果一定要說哪段C語言代碼最「著名」，我想非「hello world」莫屬了。大多數初學者人生中編寫的第一段C語言代碼就是這段「裡程碑」式的代碼：

#include <stdio.h>

int main()

{

printf("hello world\n");

return 0;}

也正因為這段著名的程序，printf() 函數成為大多數C語言初學者接觸到的第一個標準庫函數。

「裡程碑」式的代碼

C語言中的可變參數函數

隨著學習的推進，初學者逐步學會調用別的C語言函數，以及定義自己的函數，觀察力敏銳的會注意到 printf() 函數似乎與其他函數不太一樣——printf()函數沒有固定數目的參數，它似乎可以接收任意多的參數。

而其他C語言函數則不同，它們大都有固定數量的參數（0個，3個等），調用這些函數必須傳遞對應數目的參數。

有些持有「特殊論」的初學者認為像 printf() 這樣的「可變參數」函數是「特殊的」，是系統定義的，我們程式設計師只能定義固定參數的函數，其實不是的，C語言是有手段定義自己「可變參數」函數的。

printf() 究竟是不是只能由系統定義的「特殊」函數呢？

怎樣定義自己的可變參數函數？

事實上，標準庫 <stdarg.h>就是方便C語言程式設計師定義自己的「可變參數」函數的。如果讀者和我一樣使用的是 Linux 系統，則可以方便的通過 man 命令查詢到相關庫函數：

C語言的stdarg標準庫

頭文件<stdarg.h>聲明了 va_list 類型用於描述可變參數，並且定義了上述 4 個方法解析。這裡不打算介紹過多枯燥的理論知識，我們直接看實例，請看相關C語言代碼：

C語言代碼

上述代碼定義了可變參數函數 foo()，它可以接收類似於 printf() 的函數，並且將 fmt 中的 s 解析為字符串，d 解析為整數，c 解析為字符，因此編譯並執行這段C語言代碼，可得到如下輸出：

# gcc t.c

# ./a.out

string hello

int 12

char m通過這段實例，可以看出使用C語言定義可變參數函數並不複雜，在處理可變參數時，只需先調用 va_start() 將參數序列加載到 va_list 結構的變量中，然後調用 va_arg() 依次解析。解析完畢後，再調用 va_end() 結束解析。

va_start -> va_arg -> va_end。

唯一需要注意的是使用 va_arg() 解析參數時，需要指定類型。但是這個過程也很簡單，可變參數函數的實現者可以指定一套規則，用於約束函數調用者傳遞參數，這樣就知道接下來需要解析的參數是何種類型。例如上面的C語言代碼就約定了 fmt 中的 s 表示接下來的要解析的參數是字符串，d 表示整數等。

計算機是如何處理可變參數函數的？

計算機是如何處理可變參數函數的？

C語言定義可變參數函數的過程並不複雜，藉助於<stdarg.h>，我們能夠輕易的定義接收任意多參數的函數，不過到這裡，有讀者發現問題了：我們人類可以按照規則寫出可變參數函數，但是計算機是如何理解這一套規則的呢？或者換句話說，計算機是如何處理「可變參數」的？

以Linux為例，看過我之前文章的讀者應該明白，每個C語言程序進程都有屬於自己的棧，進程中的每個函數則有屬於自己的棧幀，當有函數調用時，例如：

foo("%d%d%d", 3,2,1);

C語言編譯器會產生類似於下面這樣的彙編代碼：

push 1push 2push 3push "%d%d%d"call foo也即將 foo() 函數的參數先壓入棧中，然後再調用 foo() 函數。鑑於棧這種數據結構「先進後出」的特點，一般函數參數的入棧順序是從右至左的。

「先進後出」

按照這樣的參數入棧順序，foo() 函數使用參數很方便，依次從棧中將參數取出就可以了。至於如何解析棧中的參數，則可以根據可變參數實現者指定的規則，例如在格式化字符串 fmt 中遇到 s 就解析為字符串等。

如果可變參數 foo() 接收到其他數目的參數，對於最終程序來說，也僅僅只需要修改壓棧的參數數目，其他並無太多不同。

小結

本文主要討論了C語言中可變參數函數的定義方法，以及計算機如何處理可變參數函數的過程，其實並不複雜。C語言不像C++那樣支持函數重載，但是藉助於可變參數函數和宏，我們可以像定義「偽類」那樣，定義自己的「偽函數重載」，這是一種編程技巧，以後有機會再討論了。

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