HardBirch

变参函数的设计原理

时间:09-04-22 栏目:系统技术篇 作者:鲁智森也有文化 评论:0 点击: 1,497 次

 

理解va_listva_startva_argva_end原理

及其使用方法

 

概述

由于在C语言中没有函数重载,解决不定数目函数参数问题变得比较麻烦;即使采用C++,如果参数个数不能确定,也很难采用函数重载.对这种情况,有些人采用指针参数来解决问题.下面就c语言中处理不定参数数目的问题进行讨论.

定义

大家先看几宏.

VC++6.0include有一个stdarg.h头文件,有如下几个宏定义:

#define _INTSIZEOF(n)   ((sizeof(n)+sizeof(int)-1)&~(sizeof(int) - 1) )

#define va_start(ap,v) ( ap = (va_list)&v + _INTSIZEOF(v) )      //第一个可选参数地址

#define va_arg(ap,t) ( *(t *)((ap += _INTSIZEOF(t)) - _INTSIZEOF(t)) ) //下一个参数地址

#define va_end(ap)    ( ap = (va_list)0 )                       // 将指针置为无效

如果对以上几个宏定义不理解,可以略过,接这看后面的内容.

参数在堆栈中分布,位置

在进程中,堆栈地址是从高到低分配的.当执行一个函数的时候,将参数列表入栈,压入堆栈的高地址部分,然后入栈函数的返回地址,接着入栈函数的执行代码,这个入栈过程,堆栈地址不断递减,一些黑客就是在堆栈中修改函数返回地址,执行自己的代码来达到执行自己插入的代码段的目的.

总之,函数在堆栈中的分布情况是:地址从高到低,依次是:函数参数列表,函数返回地址,函数执行代码段.

堆栈中,各个函数的分布情况是倒序的.即最后一个参数在列表中地址最高部分,第一个参数在列表地址的最低部分.参数在堆栈中的分布情况如下:

最后一个参数

倒数第二个参数

...

第一个参数

函数返回地址

函数代码段

 

 _decl      
          C/C++的缺省调用协定,由调用者清理堆栈,这就是C/C++中可以使    
          用可变参数的函数的原因,所有参数自右至左入栈,生成的代码中    
          函数名有一个_(下划线)作前缀。    
  _stdcall   (CALLBACK,WINAPI)  
          Win32   API的调用协定,由被调用的函数清理堆栈,所有参数自右至    
          左入栈,生成的代码中函数名有一个_(下划线)作前缀一个@和参数总    
          字节数(十进制)作後缀。它不支持可变参数,但它产生的代码比    
          _cdecl的短,因为没有每次调用後的清理堆栈的代码。

更多请查看 cdecl, stdcall, pascal,fastcall 调用约定区别

 

示例代码

void arg_test(int i, ...);

int main(int argc,char *argv[])

{

 int int_size = _INTSIZEOF(int);

 printf("int_size=%d/n", int_size);

 arg_test(0, 4);

 return 0;

}

void arg_test(int i, ...)

{

 int j=0;

 va_list arg_ptr; 

 va_start(arg_ptr, i);

 printf("&i = %p/n", &i);//打印参数i在堆栈中的地址

 printf("arg_ptr = %p/n", arg_ptr);

 //打印va_start之后arg_ptr地址,

 //应该比参数i的地址高sizeof(int)个字节

 //这时arg_ptr指向下一个参数的地址

 j=*((int *)arg_ptr);

 printf("%d %d/n", i, j);

 j=va_arg(arg_ptr, int);

 printf("arg_ptr = %p/n", arg_ptr);

 //打印va_argarg_ptr的地址

 //应该比调用va_arg前高sizeof(int)个字节

 //这时arg_ptr指向下一个参数的地址

 va_end(arg_ptr);

 printf("%d %d/n", i, j);

}

代码说明:

int int_size = _INTSIZEOF(int);得到int类型所占字节数

 va_start(arg_ptr, i); 得到第一个可变参数地址,根据定义(va_list)&v得到起始参数的地址, 再加上_INTSIZEOF(v) ,就是其实参数下一个参数的地址,即第一个可变参数地址.

j=va_arg(arg_ptr, int); 得到第一个参参数的值,并且arg_ptr指针上移一个_INTSIZEOF(int),即指向下一个可变参数的地址.

va_end(arg_ptr);置空arg_ptr,arg_ptr=0;

总结:读取可变参数的过程其实就是堆栈中,使用指针,遍历堆栈段中的参数列表,从低地址到高地址一个一个地把参数内容读出来的过程.

在编程中应该注意的问题和解决办法

虽然可以通过在堆栈中遍历参数列表来读出所有的可变参数,但是由于不知道可变参数有多少个,什么时候应该结束遍历,如果在堆栈中遍历太多,那么很可能读取一些无效的数据.

解决办法:a.可以在第一个起始参数中指定参数个数,那么就可以在循环还中读取所有的可变参数;b.定义一个结束标记,在调用函数的时候,在最后一个参数中传递这个标记,这样在遍历可变参数的时候,可以根据这个标记结束可变参数的遍历;

下面是一段示例代码:

//第一个参数定义可选参数个数,用于循环取初参数内容

void arg_cnt(int cnt, ...);

int main(int argc,char *argv[])

{

 int int_size = _INTSIZEOF(int);

 printf("int_size=%d/n", int_size);

 arg_cnt(4,1,2,3,4);

 return 0;

}

void arg_cnt(int cnt, ...)

{

 int value=0;

 int i=0;

 int arg_cnt=cnt;

 va_list arg_ptr;

 va_start(arg_ptr, cnt);

 for(i = 0; i < cnt; i++)

 {

  value = va_arg(arg_ptr,int);

  printf("value%d=%d/n", i+1, value);

 }

}

虽然可以根据上面两个办法解决读取参数个数的问题,但是如果参数类型都是不定的,该怎么办,如果不知道参数的类型,即使读到了参数也没有办法进行处理.解决办法:可以自定义一些可能出现的参数类型,这样在可变参数列表中,可以可变参数列表中的那类型,然后根据类型,读取可变参数值,并进行准确地转换.传递参数的时候可以这样传递:参数数目,可变参数类型1,可变参数值1,可变参数类型2,可变参数值2,....

这里给出一个完整的例子:

#include <stdio.h>

#include <stdarg.h>

const int INT_TYPE  = 100000;

const int STR_TYPE  = 100001;

const int CHAR_TYPE  = 100002;

const int LONG_TYPE  = 100003;

const int FLOAT_TYPE = 100004;

const int DOUBLE_TYPE = 100005;

//第一个参数定义可选参数个数,用于循环取初参数内容

//可变参数采用arg_type,arg_value...的形式传递,以处理不同的可变参数类型

void arg_type(int cnt, ...);

//第一个参数定义可选参数个数,用于循环取初参数内容

void arg_cnt(int cnt, ...);

//测试va_start,va_arg的使用方法,函数参数在堆栈中的地址分布情况

void arg_test(int i, ...);

int main(int argc,char *argv[])

{

 int int_size = _INTSIZEOF(int);

 printf("int_size=%d/n", int_size);

 arg_test(0, 4);

 

 arg_cnt(4,1,2,3,4);

 arg_type(2, INT_TYPE, 222, STR_TYPE, "ok,hello world!");

 return 0;

}

void arg_test(int i, ...)

{

 int j=0;

 va_list arg_ptr;

 

 va_start(arg_ptr, i);

 printf("&i = %p/n", &i);//打印参数i在堆栈中的地址

 printf("arg_ptr = %p/n", arg_ptr);

 //打印va_start之后arg_ptr地址,

 //应该比参数i的地址高sizeof(int)个字节

 //这时arg_ptr指向下一个参数的地址

 j=*((int *)arg_ptr);

 printf("%d %d/n", i, j);

 j=va_arg(arg_ptr, int);

 printf("arg_ptr = %p/n", arg_ptr);

 //打印va_argarg_ptr的地址

 //应该比调用va_arg前高sizeof(int)个字节

 //这时arg_ptr指向下一个参数的地址

 va_end(arg_ptr);

 printf("%d %d/n", i, j);

}

void arg_cnt(int cnt, ...)

{

 int value=0;

 int i=0;

 int arg_cnt=cnt;

 va_list arg_ptr;

 va_start(arg_ptr, cnt);

 for(i = 0; i < cnt; i++)

 {

  value = va_arg(arg_ptr,int);

  printf("value%d=%d/n", i+1, value);

 }

}

void arg_type(int cnt, ...)

{

 int arg_type = 0;

 int int_value=0;

 int i=0;

 int arg_cnt=cnt;

 char *str_value = NULL;

 va_list arg_ptr;

 va_start(arg_ptr, cnt);

 for(i = 0; i < cnt; i++)

 {

  arg_type = va_arg(arg_ptr,int);

  switch(arg_type)

  {

  case INT_TYPE:

   int_value = va_arg(arg_ptr,int);

   printf("value%d=%d/n", i+1, int_value);

   break;

  case STR_TYPE:

   str_value = va_arg(arg_ptr,char*);

   printf("value%d=%d/n", i+1, str_value);

   break;

  default:

   break;

  }

 }

}

以上是我个人的见解,不对的地方希望大家指正,发表看法,我不胜感谢!!!

 

声明: 本文由( 鲁智森也有文化 )原创编译,转载请保留链接: 变参函数的设计原理

变参函数的设计原理:等您坐沙发呢!

发表评论


QQ群互动

Linux系统与内核学习群:194051772

WP建站技术学习交流群:194062106

魔豆之路QR

魔豆的Linux内核之路

魔豆的Linux内核之路

优秀工程师当看优秀书籍

优秀程序员,要看优秀书!

赞助商广告

友荐云推荐