C變參API

C變參API函數(shù)原型

va_list ap   /* 就等價(jià)于char *ap，定義一個(gè)指針 */

va_start(ap, format)    /* 就是將指針ap移動(dòng)到第一個(gè)可變參數(shù)的地方，即ap = ap + sizeif(char *) */

va_arg(ap, 變量類型)     /* 返回當(dāng)前ap指針指向的值，然后指向下一個(gè)可變參數(shù) */

va_end                   /* 將指針請(qǐng)為NULL */

C變參API實(shí)現(xiàn)源碼

typedef char *  va_list;

#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)    ap += _INTSIZEOF(t)， *（*t）（ap - _INTSIZEOF(t)）
#define va_end(ap)      ( ap = (va_list)0 )

C變參API應(yīng)用實(shí)例

C 語(yǔ)言中，有時(shí)需要變參函數(shù)來(lái)完成特殊的功能，比如 C 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)函數(shù) printf() 和 scanf()。C 中提供了省略符…能夠幫住 coder 完成變參函數(shù)的書寫。變參函數(shù)原型申明如下：

type functionname(type param1,...);

變參函數(shù)至少要有一個(gè)固定參數(shù)，省略號(hào)“…”不可省略，比如 printf() 原型如下：

int printf(const char *format,...);

在頭文件 stdarg.h 中定義了三個(gè)宏函數(shù)用于獲取指定類型的實(shí)參：

void	va_start(va_list arg,prev_param);    
type    va_arg(va_list arg,type);
void    va_end(va_list arg);

va 在這里是 可變參數(shù)（variable argument）的意思，借助上面三個(gè)宏函數(shù)，變參函數(shù)的實(shí)現(xiàn)就變得相對(duì)簡(jiǎn)單很多。一般的變參函數(shù)處理過(guò)程：

（1）定義一個(gè) va_list 變量設(shè)為 va；
（2）調(diào)用 va_start() 使得va存放變參函數(shù)的變參前的一個(gè)固定參數(shù)的地址；
（3）不斷調(diào)用 va_arg() 使得va指向下一個(gè)實(shí)參；
（4）最后調(diào)用 va_end() 表示變參處理完成，將 va 置空。

原理就是：函數(shù)的參數(shù)在內(nèi)存中從低地址向高地址依次存放。

看一個(gè)例子：模仿 pritnf() 的實(shí)現(xiàn)：

#include  
#include  
#include  
using namespace std;  
  
void func(char *c,...) {        
    int i=0;  
    double result=0;  
	va_list arg;        //va_list變量  
    va_start(arg,c);    //arg指向固定參數(shù)c  
    while(c[i]!='\0') {      
        if(c[i]=='%'&&c[i+1]=='d')
        {  
            printf("%d",va_arg(arg,int));  
            i++;  
        } else if(c[i]=='%'&&c[i+1]=='f') {  
            printf("%f",va_arg(arg,double));  
            i++;  
        } else {
            putchar(c[i]);
        } 
        i++;  
    }  
    va_end(arg);  
}  
  
int main() {  
    int i=100;  
    double j=100.0;  
    printf("%d be equal %f\n",i,j);  
    func("%d be equal %f\n",i,j);
	system("pause");
}

C 變參函數(shù)缺點(diǎn)

• 缺乏類型檢查，容易出現(xiàn)不合理的強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換。在獲取實(shí)參時(shí)，是通過(guò)給定的類型進(jìn)行獲取，如果給定的類型與實(shí)際參數(shù)類型不符，則會(huì)出現(xiàn)類型安全性問(wèn)題，容易導(dǎo)致獲取實(shí)參失敗。
• 不支持自定義類型。自定義類型在程序中經(jīng)常用到，比如我們要使用printf()來(lái)打印一個(gè)Student類型的對(duì)象的內(nèi)容，該用什么格式字符串去指定實(shí)參類型，通過(guò)C提供的va_list，我們無(wú)法提取實(shí)參內(nèi)容。
  鑒于以上兩點(diǎn)，李健老師在其著作《編寫高質(zhì)量代碼改善C++程序的150個(gè)建議》建議盡量不要使用 C 風(fēng)格的變參函數(shù)。

C++變參實(shí)現(xiàn)

方法

為了編寫能夠處理不同數(shù)量實(shí)參的函數(shù)，C++11提供了兩種主要方法：

• 如果所有實(shí)參類型相同，可以傳遞標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)類型initializer_list；
• 如果實(shí)參類型不同，可以編寫一種特殊的函數(shù)，也就是所謂的可變參數(shù)模板。

initializer_list 形參

initializer_list 是 C++11 引入的一種標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)類模板，用于表示某種特定類型值的數(shù)組。initializer_list類型定義在同名的頭文件中，它提供的操作有：

initializer_list<T> lst;			//默認(rèn)初始化T類型的空列表。
initializer_list<T> lst{a,b,c,...};	//lst的元素是對(duì)應(yīng)初始值的副本，且列表中的元素是const。
lst2(lst);		//拷貝構(gòu)造一個(gè)initializer_list對(duì)象，不拷貝列表中的元素，與原始列表共享元素
lst2=lst;		//賦值，與原始列表共享元素。

lst.size();		//列表中的元素?cái)?shù)量。
lst.begin();	//返回指向lst中首元素的指針。
lst.end();		//返回lst中尾元素下一位置的指針。

和vector與list一樣，initializer_list也是一種模板類型，定義initializer_list對(duì)象時(shí)必須指明列表中所含元素的類型。與vector和list不同之處在于initializer_list中的元素不可修改，并且拷貝構(gòu)造和賦值時(shí)元素不會(huì)被拷貝。如此設(shè)計(jì)，讓initializer_list更加符合參數(shù)通過(guò)指針傳遞，而非值傳遞，提高性能。所以C++11采用了initializer_list作為變參函數(shù)的形參，下面給出一個(gè)打印錯(cuò)誤的變參函數(shù)：

void error_msg(initializer\_list<string> il) {
	for(auto beg=il.begin();beg!=il.end()) {
		cout<<*beg<<" ";
	}
	cout<<endl;
}

可變參數(shù)模板

簡(jiǎn)介：
目前大部分主流編譯器的最新版本均支持了C++11標(biāo)準(zhǔn)（官方名為ISO/IEC14882:2011）大部分的語(yǔ)法特性，其中比較難理解的新語(yǔ)法特性可能要屬可變參數(shù)模板（variadic template）了，GCC 4.6和Visual studio 2013都已經(jīng)支持變參模板。可變參數(shù)模板就是一個(gè)接受可變數(shù)目參數(shù)的函數(shù)模板或類模板?？勺償?shù)目的參數(shù)被稱為參數(shù)包（parameter packet），這個(gè)也是新引入C++的概念，可以細(xì)分為兩種參數(shù)包：
（1）模板參數(shù)包（template parameter packet），表示零個(gè)或多個(gè)模板參數(shù)。
（2）函數(shù)參數(shù)包（function parameter packet），表示零個(gè)或多個(gè)函數(shù)參數(shù)。

可變參數(shù)模板示例：
使用省略號(hào)…來(lái)指明一個(gè)模板的參數(shù)包，在模板參數(shù)列表中，class…或typename…指出接下來(lái)的參數(shù)表示零個(gè)或多個(gè)類型參數(shù)；一個(gè)類型名后面跟一個(gè)省略號(hào)表示零個(gè)或多個(gè)給定類型的非類型參數(shù)。聲明一個(gè)帶有可變參數(shù)個(gè)數(shù)的模板的語(yǔ)法如下所示：

// 1.申明可變參數(shù)的類模板
template<typename... Types> class tuple;
tuple<int, string> a;  // use it like this

// 2.申明可變參數(shù)的函數(shù)模板
template<typename T,typename... Types> void foo(const T& t,const Types&... rest);
foo<int,float,double,string>(1,2.0,3.0,"lvlv");//use like this

// 3.申明可變非類型參數(shù)的函數(shù)模板(可變非類型參數(shù)也可用于類模板)
template<typename T,unsigned... args> void foo(const T& t);
foo<string,1,2>("lvlv");//use like this

其中第一條示例中Types就是模板參數(shù)包，第二條示例中rest就是函數(shù)參數(shù)包，第三條示例中args就是非類型模板參數(shù)包。

參數(shù)包擴(kuò)展：
現(xiàn)在我們知道parameter packet了，怎么在程序中真正具體地去處理打包進(jìn)來(lái)的“任意個(gè)數(shù)”的參數(shù)呢？也就是說(shuō)可變參數(shù)模板，我們?nèi)绾芜M(jìn)行參數(shù)包的擴(kuò)展，獲取傳入的參數(shù)包中的每一個(gè)實(shí)參呢？對(duì)于一個(gè)參數(shù)包，可以通過(guò)運(yùn)算符sizeof…來(lái)獲取參數(shù)包中的參數(shù)個(gè)數(shù)，比如：

template<typename... Types> void g(Types... args) {
	cout<<sizeof...(Types)<<endl;  //類型參數(shù)數(shù)目
	cout<<sizeof...(args)<<endl;   //函數(shù)參數(shù)數(shù)目
}

我們能夠?qū)?shù)包唯一能做的事情就是對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)展，擴(kuò)展一個(gè)包就是將它分解為構(gòu)成的元素，通過(guò)在參數(shù)包的右邊放置一個(gè)省略號(hào)…來(lái)觸發(fā)擴(kuò)展操作，例如：

template<typename T,typename... Types> ostream& print(ostream& os,const T& t,const Types&... rest) {
	os<<t<<",";
	return print(os,rest...);
}

上面的示例代碼中，存在兩種包擴(kuò)展操作：
（1）const Types&… rest表示模板參數(shù)包的擴(kuò)展，為print函數(shù)生成形參列表；
（2）對(duì)print的調(diào)用中rest…表示函數(shù)參數(shù)包的擴(kuò)展，為print調(diào)用生成實(shí)參列表。

可變參數(shù)函數(shù)實(shí)例：
可變參數(shù)函數(shù)通常以遞歸的方式來(lái)獲取參數(shù)包的每一個(gè)參數(shù)。第一步調(diào)用處理包中的第一個(gè)實(shí)參，然后用剩余實(shí)參調(diào)用自身。最后，定義一個(gè)非可變參數(shù)的同名函數(shù)模板來(lái)終止遞歸。我們以自定義的print函數(shù)為例，實(shí)現(xiàn)如下：

#include   
using namespace std;

template<typename T> ostream& print(ostream& os,const T& t){
	os<<t<<endl;  //包中最后一個(gè)元素之后打印換行符
}

template<typename T,typename... Types> ostream& print(ostream& os,const T& t,const Types&... rest){
	os<<t<<",";  //打印第一個(gè)實(shí)參
	print(os,rest...);  //遞歸調(diào)用，打印其他實(shí)參
}

int main(){
	print(cout,10,123.0,"lvlv",1); //例1
	print(cout,1,"lvlv0","lvlv1");
}

程序輸出：

10,123,lvlv,1
1,lvlv0,lvlv1

上面遞歸調(diào)用print，以例1為例，執(zhí)行的過(guò)程如下：

前三個(gè)調(diào)用只能與可變參數(shù)版本的print匹配，非變參版本是不可行的，因?yàn)檫@三個(gè)調(diào)用要傳遞兩個(gè)以上實(shí)參，非可變參數(shù)的print只接受兩個(gè)實(shí)參。對(duì)于最后一次遞歸調(diào)用print(cout,1)，兩個(gè)版本的print都可以，因?yàn)檫@個(gè)調(diào)用傳遞兩個(gè)實(shí)參，第一個(gè)實(shí)參的類型為ostream&,另一個(gè)是const T&參數(shù)。但是由于非可變參數(shù)模板比可變參數(shù)模板更加特例化，因此編譯器選擇非可變參數(shù)版本。