stdarg(3) variable argument lists 可变参数列表-优快云博客

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这篇博客详细介绍了C语言中使用`stdarg.h`库进行可变参数列表的实现原理和操作。从函数调用的栈结构开始，解释如何通过`va_list`、`va_start`、`va_arg`和`va_end`宏来处理可变参数。文章讨论了如何确定可变参数的地址，并提供了例子说明如何安全地遍历和获取不同类型的可变参数。此外，还提到了Linux内核中的相关宏定义和宏的详细使用说明。

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1. 可变参数列表的实现

GCC 编译器在汇编过程中，调用 C 语言函数传递参数有两种方法：

通过堆栈
通过寄存器(默认)

若想通过堆栈传递参数，需在定义 C 函数时在函数前加上宏 asmlinkage

asmlinkage int printk(const char *fmt, ...)

正常来讲，函数原型中具有确定的参数类型和数量，保证了函数调用的准确性。

如果在调用函数时，使用不同类型的不同数量的参数进行调用，参数列表的数量和类型对于被调用函数是未知的。

我们就要想办法确定各个可变参数的类型，找到这些可变参数的地址。

头文件 <stdarg.h> 定义了 va_list 类型和用于逐个通过参数列表的三个宏。

被调用函数必须声明一个 va_list 类型的对象，用 va_list 这个指针指向这个可变参数列表的各个参数。

这个 va_list 对象由 va_start(), va_arg() 和 va_end() 使用。

2. 函数调用时的栈结构

C 函数调用时的栈结构：

栈结构	说明
栈底	高地址(入栈方向为从高地址到低地址)
……	……
函数返回地址	……
……	……
函数最后一个可变参数	入栈顺序为从右向左
……	……
函数第一个可变参数	调用 va_start 后 ap 指向这里
函数最后一个固定参数	……
……	……
函数第一个固定参数	……
栈顶	低地址

3. 可变参数列表(第一个可变参数)的地址

我们需要一个基准，这个基准就是可变参数前面固定的那些参数中的最后一个，也即可变参数前面那个参数。

然后以此已知类型的参数为基准，来确定后面的可变参数。

先确定第一个可变参数的地址，方法是调用void va_start(va_list ap, last);

这样，基准有了，就是 last 指定的参数，然后由 last 计算指向当前可变参数的指针 ap

要找到 ap 指向的第一个可变参数的地址，则依据栈结构知道，第一个可变参数的地址等于最后一个固定参数的地址加上偏移

此时，ap 指向可变参数列表中的第一个参数

4. 可变参数列表中随后的可变参数的获取

我们需要指定参数的类型，取得指向指定类型的指针，来获取各个可变参数

方法是调用va_arg(va_list ap, type); 宏，

先得到当前参数地址，返回强制转换成指向此参数的类型的指针，以后间接访问即可。

最后，用va_end(ap)，初始化 ap 可变参数指针，保持健壮性。

5. 宏的简要处理过程

对可变参数列表的处理过程一般为：

用 va_list 定义一个可变参数列表
用 va_start 获取函数可变参数列表
用 va_arg 循环处理可变参数列表中的各个可变参数
用 va_end 结束对可变参数列表的处理

6. 各个宏调用的语法

#include <stdarg.h>

void va_start(va_list ap, last);
type va_arg(va_list ap, type);
void va_end(va_list ap);
void va_copy(va_list dest, va_list src);

7. Linux 内核中的宏定义

#ifndef va_arg

#ifndef _VALIST
#define _VALIST
typedef char *va_list;
#endif /* _VALIST */

/*
 * Storage alignment properties
 */
#define _AUPBND (sizeof (acpi_native_int) - 1)
#define _ADNBND (sizeof (acpi_native_int) - 1)

/*
 * Variable argument list macro definitions
 */
#define _bnd(X, bnd)    (  ((sizeof (X)) + (bnd))  &  (~(bnd))  )
#define va_start(ap, A) (void)  ((ap) = (((char *) &(A)) + (_bnd (A,_AUPBND))))
#define va_arg(ap, T)   (*(T *) (((ap) += (_bnd (T, _AUPBND))) - (_bnd (T,_ADNBND))))
#define va_end(ap)      (void) 0

#endif /* va_arg */

8. 宏定义的另一种表达方式

#define _ADDRESSOF(v)   ( &(v) )

/* 按 int 的倍数进行字节对齐 */
#define _INTSIZEOF(n)   (( sizeof(n) + sizeof(int) - 1 ) & ~(sizeof(int) - 1))

#define va_start(ap,v)      ( ap = (va_list)_ADDRESSOF(v) + _INTSIZEOF(v) ) 
#define va_arg(ap,t)        ( *(t *)( (ap += _INTSIZEOF(t)) - _INTSIZEOF(t)) ) 
#define va_end(ap)          ( ap = (va_list)0 )

9. 宏的详细说明

1. va_list

va_list表示可变参数列表类型，实际上就是一个 char 指针

2. va_start( va_list ap, last )

va_start 用于获取函数参数列表中可变参数的首指针，即获取函数可变参数列表

参数	作用
va_list ap	保存函数参数列表中可变参数的首指针(即,可变参数列表
char *last	函数参数列表中可变参数列表前最后一个固定参数的名字，也即，调用函数的知道其类型的最后一个参数

va_start()宏初始化 ap 供 va_arg() 和 va_end() 随后使用，并且 va_start() 必须首先被调用

由于此参数的地址可能在 va_start 宏中使用，它不应被声明为寄存器变量或者作为一个函数或者数组类型。