文章目录

  • 1.什么是可变参数列表
  • 2.可变参数列表的分析与使用
    • 2.1使用
    • 2.2分析原理
    • 2.3分析原码

1.什么是可变参数列表

对于一般的函数而言，参数列表都是固定的，而且各个参数之间用逗号进行分开。这种函数在调用的时候，必须严格按照参数列表中参数的个数进行传参，否则编译器就会报错。
如果现在我要求2个数中的最大值，那么就可以这样写：

现在我的需求变了，我要求5个数的最大值，那怎么写？

如果现在我要求6个数的最大值呢？ 你还要将代码继续写下去吗，那也太麻烦了吧，我的需求变一点点，你的代码就得变。
当然，也可以先将数放在一个大的数组里面。但是现在不让你使用数组，那你该怎么办呢？—-使用可变参数列表

此处的...就是可变参数列表，num表示传入参数的个数。
可变参数至少有一个明确的参数。…表示其它元素，其它元素可以有，也可以没有

那么如何使用可变参数列表呢？

2.可变参数列表的分析与使用

可变参数列表的使用需要借用四个宏。

  • va_list
  • va_start
  • va_arg
  • va_end

关于这四个宏的功能我们能后面会详细讲到。

2.1使用

注意事项：

  1. 可变参数必须从头到尾逐个访问，如果你一开始就想访问中间的元素，这是办不到的。
  2. 参数列表中至少有一个参数，如果一个都没有，则无法使用va_start
  3. 这几个宏是无法直接判断实际存在参数的个数的，必须给他传递参数个数
    那不对呀，我们使用的printf就是使用的可变参数，那我们没有给它传递明确的参数呀？
    其实我们给它传递参了参数的个数，我们的%d，%c等格式控制符就说明了我传递了几个参数。
  4. 这些宏无法判断每个参数的类型。

2.2分析原理

接下来，我们就开始分析一下它的底层原理是如何实现的：
在了解过函数栈帧的形成后，我们知道函数调用时是会进行参数传递的；而且参数在栈帧的形参过程中是从右向左入栈的。（函数栈帧的创建与销毁可看这里）
在汇编语言中，通过查看内存我们看见看到确实是这样的

此时我们我们的最后压入栈中的元素5，也就是num就在内存中的该位置：

此时我们先猜测一下，我的num就是我最后压入栈中的元素（在栈中的地址较小），那先前压入的元素，就在num上面。既然我能找到num元素，那我取出num的地址再加上一，不就指向先前压入的元素了；那我就能访问他们，再继续让指针移动，就可以将他们全部访问到。那到底是不是这样实现的呢？而且地址+1是加4/8个字节，那其它类型（char、short）是怎么办的呢？

下面我们就先来测试一下对于char类型，它是怎么做的：


在调试过程中给你，我们可以发现，char类型的数据在入栈是也是压入4个字节，为什么会这样呢？
movsx是什么汇编指令？我们以前都是用的mov

看到这我就明白了，char类型的数据会整型提升为整型，然后在压入栈中。
这样就可以实现，无论外部数据如何变化，该函数都可以让指针+4/8个字节找到数据了。

因此，通过汇编我们可以看到，在可变参数场景下：

  1. 实际传入的参数使char、short、float，在编译器编译的时候，会自动进行提升。
  2. 函数内部使用的时候，根据类型提取数据（更多的是通过int、double来进行）

2.3分析原码

  1. va_list

该类型，其实就是对char*的重命名，在此我们也就不赘述了。

  1. va_end


该宏的作用就是将我们的arg指针置为NULL了，避免了野指针。

  1. va_start

这里我们的编译器对它们进行了封装，而且该宏又调用了两个宏




将3个宏替换一下，就是下面的结果。

#define __crt_va_start_a(arg, num) ((void)(arg= (char*)(&(num)) + _INTSIZEOF(num)))

该宏是什么意思呢？ 就是对num进行取地址，然后强转为char*指针，再+4，赋值给arg；最后将该指针强转为void类型。
这里为什么是+4呢？

  • 这里的+4其实是为了让数据在内存中4字节对齐（向上取整）
    这个_INTSIZEOF宏我们稍后再看。

执行va_start(arg, num)，此时arg指针就指向了第一个元素

  1. va_arg

再执行int max = va_arg(arg, int);、
我们来看一下这个宏又是再干什么

#define __crt_va_arg(arg, int) (*(int*)((arg += _INTSIZEOF(int)) - _INTSIZEOF(int)))


该宏先执行画红线的部分，即先将arg向下动，完成指向下一个元素的任务，然后再用arg减去刚才移动的距离，又回到刚才的位置（注意：arg没回来），最后通过强制转换，提取出符合类型大小的数据

该宏有两个功能：

  • arg指向下一个元素
  • 使arg回指，然后取出地址中的内容

一行代码就执行了两个作用，很巧妙。

然后代码通过循环num-1次就遍历了所有元素。

  1. 下面我们就来研究一下_INTSIZEOF宏是如何计算指针走


_INTSIZEOF(n)的意思就是：计算一个最小数x，满足x>=n && x % 4 == 0 其实就是一种4字节的对齐方式。
例如：

  • n是1，2，3，4，对n进行sizeof(int)最小整数被取整的问题 就是4。
  • n是5，6，7，8，对n进行sizeof(int)最小整数被取整的问题 就是8。

那为什么要这样做呢？

  • 因为我们的数据在入栈的时候，都是按照4/8字节对齐的方式存储的，既然存的时候是按照4字节对齐的方式存的，那你取的也要按照4字节对齐的方式取。

那该宏是怎么办到的呢？

既然是对齐到4的最小整数倍处，那么本质是：n对应的4的最小整数倍 = 4*m。对n=7来说，m就是2，4的最小整数倍（对齐数）就是8。

  • 如果n能整除4，那么m就是n/4
  • 如果n不能整除4，那么m就是n/4+1

上面两种情况如何合并为一种情况呢？

（n + sizeof(int) - 1）/sizeof(int)---->(n + 4 - 1) / 4
  • 如果n能整除4，那么m就是 (n+4-1)/ 4 —->(n+3)/4，此时+3就不起作用，就是n/4
  • 如果n不能整除4，那么n=最大整除4的部分+R(R为n%4)， 1<=R(最大整除4的部分+R+3)/4，其中 4<=R+3 n/4+1

知道了一个数x是4的最小几倍，那求x对应的4的对齐数就是：

（n + sizeof(int) - 1）/sizeof(int) * sizeof(int)---->((n+4-1)*4)/4 ---最小几倍---

现在和源码还不太一样，那我们写一个简洁版
设n+4-1 = w，那表达是就变为了( w / 4) * 4，而4就是2 * 2，那w/4不就相当于右移两位，w*4就相当于左移两位；先右移两位，在左移两位，最终的结果就是将最后两个比特位置为0了嘛！
需要这么麻烦嘛？
直接w & ~3就可以了呀
所以最终式子就变成了这样（n+4-1）& ~ (4-1)，这不就跟源码一样了嘛
源码：