C語言中變參函數傳參探究

背景引入

近期在看一本書，叫作《嵌入式C語言自我修養》，寫的內容對我幫助很大，是一本好書。在第6章，GNU C編譯器擴展語法精講一節，這本書給出了一些變參函數的例子：

//1.變參函數初體驗
#include<stdio.h>
void print_num(int count,...)
{
	int *args;
	args = &count + 1;
	for(int i = 0;i < count;i++)
	{
		printf("*args:%d\n",*args);
		args++;
	}
}

int main(void)
{
	print_num(5,1,2,3,4,5);
	return 0;
}

上面的代碼很好理解：定義一個變參函數print_num，在函數內部先取得第一個參數的地址賦值給一指針，而後將指針後移，取得後面的參數並打印出來。在main函數中，傳給print_num 6個參數，按這個邏輯，應該是打印出：

*args:1
*args:2
*args:3
*args:4
*args:5

可是結果卻出人意料：

打印出的值和傳進去的值徹底不相等，甚至毫無規律可言。

問題分析

上述代碼中，是經過取首個參數的地址，並日後移動這個指針來得到後面參數的，那麼問題極可能出在兩個地方：

1. 指針移動的方式不正確
2. 參數的地址排布可能不是連續的

咱們一個一個來看，先暫且假定這些參數地址是連續的，且相隔同樣的距離。那麼咱們就能夠聚焦於指針的移動方式了。指針移動是「args++」這一行語句來控制的。筆者修改了一下書上的代碼：

#include<stdio.h>
void print_num(int count,...)
{
	int *args;
	args = &count;
	for(int i = 0;i <= count;i++)
	{
		printf("addr:%p\n",args);
		printf("*args:%d\n",*args);
		args++;
	}
}

int main(void)
{
	print_num(5,1,2,3,4,5);
	return 0;
}

主要增長了對於每一個參數的地址的打印，運行結果以下：

筆者發現這個"args++"每次日後移動4個字節，這是由於對於"int"型指針的移動操做，是以4（sizeof(int)）爲基本單位的。同理，對於"char"型指針的移動操做，以1(sizeof(char))爲單位。

指針大小

一個"int"型指針大小若是等於4，那麼上述對於指針移動操做就沒問題。但是"int"型指針大小真的等於4嗎？

筆者用代碼來測試下：

#include<stdio.h>

int main()
{
	char*	charPoint;
	int*	intPoint;
	double*	doublePoint;

	struct st{
		int first;
	};

	struct st *structPoint;

	printf("sizeof(char*):%ld\n",sizeof(charPoint));
	printf("sizeof(int*):%ld\n",sizeof(intPoint));
	printf("sizeof(double*):%ld\n",sizeof(doublePoint);
	printf("sizeof(struct*):%ld\n",sizeof(structPoint));
	return 0;
}

運行結果：

能夠看到，不只"int"型指針是8字節大小，"char"、"double"和結構體指針也都是8字節大小。這是由於筆者電腦安裝的是64位系統。因此書上代碼的"int"型指針自增操做不適用於筆者，筆者將其改成「args += 2」，在dev c++這個IDE中能夠獲得正確的結果，但在ubuntu gcc下仍是不對。

參數位置排布

解決了第一個指針移動步長問題，仍是得不到正確答案。筆者懷疑參數地址極可能不連續。如何看函數的參數地址信息？方法有不少，筆者就選一種比較快捷的方式——看彙編代碼。

在ubuntu的終端框輸入

gcc -S [源文件]

就能獲得一個帶".s"後綴的彙編代碼文件。

咱們對比着看main函數與print_num函數中關於參數傳遞的部分：

在main函數中，各個參數被放入不一樣的寄存器，在print_num函數中，又從寄存器中將參數取出來放入print_num的函數堆棧中。仔細看各個參數最終被放入的堆棧位置，發現第一個參數地址和第二個參數地址差了28個字節，然後面的參數地址之間都是差8個字節。這也就解釋了爲什麼以前的代碼結果不對了。

解決問題

因此只要在第一個參數地址的基礎上加上偏移量28便可（"char*"型）。

運行結果符合預期：

可是爲何第一個參數和第二個參數間隔28字節，筆者暫時還不清楚，盲猜須要去看gcc中編譯器的相關知識。

額外的測試

以往對於固定參數個數的普通函數的傳參，是這樣處理的：前幾個參數放入寄存器，若個數超出，則壓入函數堆棧。筆者有點好奇變參函數是否也如此，就給這個print_num傳了18個參數：

彙編代碼以下：

這說明了變參函數的傳參規則和普通函數並沒有兩樣。

總結

在看書的時候，我喜歡邊看邊敲代碼，這一次照着書上敲的代碼運行結果不對，就有了上面的一些探究過程。若是我沒有動手實踐，之後碰到相似問題時極可能會蒙圈。因此動手實踐頗有必要。

另外，書上的東西並不必定全對，而且它的正確性須要有特定的前提作保證。好比，要是我使用的是32位系統，且編譯器在處理變參函數時將參數連續壓棧，那麼書上的代碼就是徹底正確的。咱們無需懼怕這些坑，咱們須要作的就是去找到這些前提條件，去找到問題的本質點，最後解決問題。

參考資料

《嵌入式C語言自我修養——從芯片、編譯器到操做系統》

歡迎你們轉載本人的博客（需註明出處），本人另外還有一個我的博客網站：lularible的我的博客，歡迎前去瀏覽。