C语言可变参数函数（printf/scanf）

 C 语言允许定义参数数量可变的函数，这称为可变参数函数（variadic function）。这种函数需要固定数量的强制参数（mandatory argument），后面是数量可变的可选参数（optional argument）。

这种函数必须至少有一个强制参数。可选参数的类型可以变化。可选参数的数量由强制参数的值决定，或由用来定义可选参数列表的特殊值决定。

平时我们写C语言函数时，一般是固定参数的，但是像打印输出格式化内容时，其参数个数就不确定了，类似如下：

printf("This is a sample, %s, %d, %u", "variable-argument", -20, 50);

对printf函数来说，需要格式化的内容是怎样的形式，完全由程序员决定，这就导致参数个数不定（从第二个参数开始，第一个参数是固定的字符串类型），因此printf的函数原型只能采用可变参数的形式。下面是C语言中printf原型：

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

a_start、va_arg、va_end和va_list

对于每一个强制参数来说，函数头部都会显示一个适当的参数，像普通函数声明一样。参数列表的格式是强制性参数在前，后面跟着一个逗号和省略号（...），这个省略号代表可选参数。

可变参数函数要获取可选参数时，必须通过一个类型为 va_list 的对象，它包含了参数信息。这种类型的对象也称为参数指针（argument pointer），它包含了栈中至少一个参数的位置。可以使用这个参数指针从一个可选参数移动到下一个可选参数，由此，函数就可以获取所有的可选参数。va_list 类型被定义在头文件 stdarg.h 中。va在这里是variable-argument(可变参数)的意思。

当编写支持参数数量可变的函数时，必须用 va_list 类型定义参数指针，以获取可选参数。在下面的讨论中，va_list 对象被命名为 argptr。可以用 4 个宏来处理该参数指针，这些宏都定义在头文件 stdarg.h 中：

void va_start(va_list argptr, lastparam);

宏 va_start 使用第一个可选参数的位置来初始化 argptr 参数指针。该宏的第二个参数必须是该函数最后一个有名称参数的名称。必须先调用该宏，才可以开始使用可选参数。

type va_arg(va_list argptr, type);

展开宏 va_arg 会得到当前 argptr 所引用的可选参数，也会将 argptr 移动到列表中的下一个参数。宏 va_arg 的第二个参数是刚刚被读入的参数的类型。

void va_end(va_list argptr);

当不再需要使用参数指针时，必须调用宏 va_end。如果想使用宏 va_start 或者宏 va_copy 来重新初始化一个之前用过的参数指针，也必须先调用宏 va_end。

void va_copy(va_list dest, va_list src);

宏 va_copy 使用当前的 src 值来初始化参数指针 dest。然后就可以使用 dest 中的备份获取可选参数列表，从 src 所引用的位置开始。

typedef int *va_list[1];

#define va_start(ap, parmN)    (void)(*(ap) = __va_start(parmN))
#define va_arg(ap, type)      __va_arg(*(ap), type)
#define va_end(ap)          ((void)(*(ap) = 0))

它的实现原理利用了内存的压栈技术，将参数压入（push）栈内，使用时，再逐个从栈里pop出来。需要注意的是，压栈的顺序是从最右边参数开始的，再向左逐个压入，根据栈的原理，在取参数时，就从第一个可变参数开始了。 

在VS2017-X86平台下的源码：

typedef char* va_list;
#define _ADDRESSOF(v) (&(v))
#define _INTSIZEOF(n)          ((sizeof(n) + sizeof(int) - 1) & ~(sizeof(int) - 1))

#define __crt_va_start_a(ap, v) ((void)(ap = (va_list)_ADDRESSOF(v) + _INTSIZEOF(v)))
#define __crt_va_arg(ap, t)     (*(t*)((ap += _INTSIZEOF(t)) - _INTSIZEOF(t)))
#define __crt_va_end(ap)        ((void)(ap = (va_list)0))

#define va_start __crt_va_start
#define va_arg   __crt_va_arg
#define va_end   __crt_va_end
#define va_copy(destination, source) ((destination) = (source))

使用方法

 

1. 定义一个函数，最后一个参数为省略号，省略号前面可以设置自定义参数。
2. 在函数定义中创建一个 va_list 类型变量，该类型是在 stdarg.h 头文件中定义的。
3. 使用 int 参数和 va_start 宏来初始化 va_list 变量为一个参数列表。宏 >- va_start 是在 stdarg.h 头文件中定义的。
4. 使用 va_arg 宏和 va_list 变量来访问参数列表中的每个项。
5. 使用宏 va_end 来清理赋予 va_list 变量的内存。

注意事项

1. 定义的函数必须至少有一个固定参数；这么做的目的很明显，就是要定位变参的首地址，也就是固定参数地址+sizeof（固定参数类型）啦；
2. 固定参数和可变参数之间可以没有任何关系；虽然经典的printf函数中，第一个固定参数里（格式化字符串）包含了后续变参的类型，但是这仅仅是函数功能的需要，语法上没有任何要求，下面的例子就可以证明这一点；

#include <stdarg.h>
#include <stdio.h>

void variable_argument(int fix_argument1, int fix_argument2, ...)
{
    va_list ptr;

    va_start(ptr, fix_argument2);
    int first = va_arg(ptr, int);
    int second = va_arg(ptr, int);
    int third = va_arg(ptr, int);
    char* four = va_arg(ptr, char*);
    float five = va_arg(ptr, double);

    va_end(ptr);

    printf("first is %d, second is %d, third is %d, four is %s, five is %f\n", first, second, third, four, five);

    return;
}

int main(int argc, char** argv[])
{
    variable_argument(1, 2, 5, 2, -5, "Hello", 3.14159);
    return 0;
}

 

// 函数add() 计算可选参数之和
// 参数：第一个强制参数指定了可选参数的数量，可选参数为double类型
// 返回值：和值，double类型
double add(int n, ...)
{
	int i = 0;
	double sum = 0.0;
	va_list argptr;
	va_start(argptr, n);             // 初始化argptr
	for (i = 0; i < n; ++i)       // 对每个可选参数，读取类型为double的参数，
		sum += va_arg(argptr, double); // 然后累加到sum中
	va_end(argptr);
	return sum;
}

//double s = add(5, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0);

 

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdarg.h>

int average(int n, ...)
{
    va_list arg;
    int i = 0;
    int sum = 0;
    va_start (arg, n);
    for (i=0; i<n; i++)
    {
        sum += va_arg(arg, int);
    }
    return sum/n;
    va_end (arg);
}

int main()
{
    int ret1 = average (5, 4, 5, 6, 7, 8);
    int ret2 = average (3, 4, 5, 6);
    printf ("ret1 = %d, ret2 = %d\n", ret1, ret2);
    system ("pause");
    return 0;
}

参考文章：

C语言中可变参数的使用方法

C语言可变参数列表知识总结

【干货】C语言可变参数