va_start va_arg va_end 的原理与实例

长平狐 发布于 2013/01/06 11:20
阅读 365
收藏 0

 

func( Type para1, Type para2, Type para3, ... )
{
      /****** Step 1 ******/
      va_list ap;
      va_start( ap, para3 ); //一定要“...”之前的那个参数**ap指向para后的第一个可变参数。
    
      /****** Step 2 ******/
      //此时ap指向第一个可变参数
      //调用va_arg取得里面的值
    
      Type xx = va_arg( ap, Type ); 
    
      //Type一定要相同,如:
      //char *p = va_arg( ap, char *);
      //int i = va_arg( ap, int );
      //如果有多个参数继续调用va_arg
      /****** Step 3 ******/
      va_end(ap); //For robust!
}
◎研究:
typedef char *    va_list;//va_list 等价于char*即字符指针。
#define va_start _crt_va_start//注意下面的替代。
#define va_arg _crt_va_arg
#define va_end _crt_va_end
#define  _crt_va_start(ap,v)    ( ap = (va_list)_ADDRESSOF(v) + _INTSIZEOF(v) )
#define _crt_va_arg(ap,t)      ( *(t *)((ap += _INTSIZEOF(t)) - _INTSIZEOF(t)) )
#define _crt_va_end(ap)        ( ap = (va_list)0 ) 
va_list argptr;
C语言的函数是从右向左压入堆栈的,调用va_start后,
按定义的宏运算,_ADDRESSOF得到v所在的地址,然后这个
地址加上v的大小,则使ap指向第一个可变参数如图:     
    
    栈底 高地址
    | .......     
    | 函数返回地址
    | .......      
    | 函数最后一个参数
    | ....                       
    | 函数第一个可变参数       <--va_start后ap指向 
    | 函数最后一个固定参数
    | 函数第一个固定参数 
    栈顶 低地址
     
    
然后,用va_arg()取得类型t的可变参数值, 先是让ap指向下一个参数:
ap += _INTSIZEOF(t),然后在减去_INTSIZEOF(t),使得表达式结果为
ap之前的值,即当前需要得到的参数的地址,强制转换成指向此参数的
类型的指针,然后用*取值
最后,用va_end(ap),给ap初始化,保持健壮性。
example:(chenguiming)
#include    <stdio.h>   
   #include    <ctype.h>   
   #include<stdlib.h>   
   #include    <stdarg.h>   
    
   int    average(    int    first,    ...    )      //变参数函数,C++里也有  **…表明后面有好多可变的参数。 
   {   
         int    count=0,i=first,sum=0;   
         va_list    maker;           //va_list    类型数据可以保存函数的所有参数,做为一个列表一样保存。Va_list即是char*表明maker是一个字符型的指针。   
         va_start(maker,first);    //设置列表的起始位置   **frist只是和maker在一起做参数,这并不说明maker指向frist而是指向first之后的第一个可变的参数,而frist是作为一个固定参数,因为它在…之前。这时候frist指向3。
         while(i!=-1)   
         {   
         sum+=i;   
         count++;   
         i=va_arg(maker,int);//返回maker列表的当前值,并指向列表的下一个位置   
         }   
//第一次:I=2,sum=2;
第二次:I=3,因为va_start(maker,first);则sum=2+3=5;同时i=va_arg(maker,int)又使I=4;
第三次:I=4,sum=5+4=9,同理I=4;
第四次I=4,sum=9+4=13同理I=-1

         return    sum/count;   
          
   }   
    
   void    main(void)   
   {   
   printf(    "Average    is:    %d/n",    average(    2,    3,    4,4,    -1    )    );   
   }   
注意它们的头文件stdarg..h
std很正常arg 是参数的意思;
辅助理解:
va_start(arg_ptr, argN):使参数列表指针arg_ptr指向函数参数列表中的第一个可选参数,说明:argN是位于第一个可选参数之前的固定参数,(或者说,最后一个固定参数;…之前的一个参数),函数参数列表中参数在内存中的顺序与函数声明时的顺序是一致的。如果有一va函数的声明是void va_test(char a, char b, char c, …),则它的固定参数依次是a,b,c,最后一个固定参数argN为c,因此就是va_start(arg_ptr, c)。

va_arg(arg_ptr, type):返回参数列表中指针arg_ptr所指的参数,返回类型为type,并使指针arg_ptr指向参数列表中下一个参数。

va_copy(dest, src):dest,src的类型都是va_list,va_copy()用于复制参数列表指针,将dest初始化为src。

va_end(arg_ptr):清空参数列表,并置参数指针arg_ptr无效。说明:指针arg_ptr被置无效后,可以通过调用 va_start()、va_copy()恢复arg_ptr。每次调用va_start() / va_copy()后,必须得有相应的va_end()与之匹配。参数指针可以在参数列表中随意地来回移动,但必须在va_start() … va_end()之内。

 

==========================================================

使用示例:

 

实现源码:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdarg.h>
char *
make_message(const char *fmt, ...)
{
    int n, size=100;
    char *buff;      // 保存字符串缓存
    va_list ap;      // typedef char* va_list
    if((buff=(char *)malloc(size))==NULL)
        return NULL;
    while(1){
        //尝试在申请的空间中进行打印操作
        va_start(ap, fmt);
        n = vsnprintf(buff, size, fmt, ap);
        va_end(ap);
        //如果vsnprintf调用成功,则返回该字符串
        if(n>-1 && n<size)
            return buff;
        //申请原来2倍大小缓存
        size *=2;
        if((buff = (char *)realloc(buff, size)) == NULL)
            return NULL;
    }
}
int
main(void)
{
    char *format = "%d, %d, %d, %d";
    char *str = make_message(format, 5, 6, 7, 8);
    printf("%s/n", str);
    return 0;
}
 

运行结果:

[work]$ gcc -W -o stdarg stdarg.c 

[work]$ ./stdarg    

5, 6, 7, 8

 

==========================================================

 

参考拓展:

va_start va_arg va_end 的使用和原理

 

va_start 探究与思考

 

==========================================================

va_start va_end 的使用和原理


1:当无法列出传递函数的所有实参的类型和数目时,可用省略号指定参数表
void foo(...);
void foo(parm_list,...);

2:函数参数的传递原理
函数参数是以数据结构:栈的形式存取,从右至左入栈.eg:

先介绍一下可变参数表的调用形式以及原理:
首先是参数的内存存放格式:参数存放在内存的堆栈段中,在执行函数的时候,从最后一个开始入栈。因此栈底高地址,栈顶低地址,举个例子如下:
void func(int x, float y, char z);
那么,调用函数的时候,实参 char z 先进栈,然后是 float y,最后是 int x,因此在内存中变量的存放次序是 x->y->z,因此,从理论上说,我们只要探测到任意一个变量的地址,并且知道其他变量的类型,通过指针移位运算,则总可以顺藤摸瓜找到其他的输入变量。

下面是 <stdarg.h> 里面重要的几个宏定义如下:
typedef char* va_list;
void va_start ( va_list ap, prev_param ); /* ANSI version */
type va_arg ( va_list ap, type );
void va_end ( va_list ap );
va_list
是一个字符指针,可以理解为指向当前参数的一个指针,取参必须通过这个指针进行。
<Step 1>
在调用参数表之前,定义一个 va_list 类型的变量,(假设va_list 类型变量被定义为ap)
<Step 2>
然后应该对ap 进行初始化,让它指向可变参数表里面的第一个参数,这是通过 va_start 来实现的,第一个参数是 ap 本身,第二个参数是在变参表前面紧挨着的一个变量,“...”之前的那个参数;
<Step 3>
然后是获取参数,调用va_arg,它的第一个参数是ap,第二个参数是要获取的参数的指定类型,然后返回这个指定类型的值,并且把 ap 的位置指向变参表的下一个变量位置;
<Step 4>
获取所有的参数之后,我们有必要将这个 ap 指针关掉,以免发生危险,方法是调用 va_end,他是输入的参数 ap 置为 NULL,应该养成获取完参数表之后关闭指针的习惯。
例如 int max(int n, ...); 其函数内部应该如此实现:

#include <iostream>
void fun(int a, ...)
{
int *temp = &a;
temp++;
for (int i = 0; i < a; ++i)
{
cout << *temp << endl;
temp++;
}
}

int main()
{
int a = 1;
int b = 2;
int c = 3;
int d = 4;
fun(4, a, b, c, d);
system("pause");
return 0;
}
Output::
1
2
3
4

3:获取省略号指定的参数
在函数体中声明一个va_list,然后用va_start函数来获取参数列表中的参数,使用完毕后调用va_end()结束。像这段代码:
void TestFun(char* pszDest, int DestLen, const char* pszFormat, ...)
{
va_list args;
va_start(args, pszFormat); //
一定要“...”之前的那个参数
_vsnprintf(pszDest, DestLen, pszFormat, args);
va_end(args);
}

4.va_start使argp指向第一个可选参数。va_arg返回参数列表中的当前参数并使argp指向参数列表中的下一个参数。va_endargp指针清为NULL。函数体内可以多次遍历这些参数,但是都必须以va_start开始,并以va_end结尾。

1).演示如何使用参数个数可变的函数,采用ANSI标准形式
#include
stdio.h
#include
string.h
#include
stdarg.h
/*
函数原型声明,至少需要一个确定的参数,注意括号内的省略号*/
int demo( char, ... );
void main( void )
{
   demo("DEMO", "This", "is", "a", "demo!", "");
}
/*ANSI
标准形式的声明方式,括号内的省略号表示可选参数*/
int demo( char msg, ... )
{
       /*
定义保存函数参数的结构*/
   va_list argp;
   int argno = 0;
   char para;

   /*argp指向传入的第一个可选参数,msg是最后一个确定的参数*/
   va_start( argp, msg );
   while (1)
       {
    para = va_arg( argp, char);
       if ( strcmp( para, "") == 0 )
       break;
       printf("Parameter #%d is: %s/n", argno, para);
       argno++;
}
va_end( argp );
/*
argp置为NULL*/
return 0;
}

2)//示例代码1:可变参数函数的使用
#include "stdio.h"
#include "stdarg.h"
void simple_va_fun(int start, ...)
{
    va_list arg_ptr;
   int nArgValue =start;
    int nArgCout=0;     //
可变参数的数目
    va_start(arg_ptr,start); //
以固定参数的地址为起点确定变参的内存起始地址。
    do
    {
        ++nArgCout;
        printf("the %d th arg: %d/n",nArgCout,nArgValue);     //
输出各参数的值
        nArgValue = va_arg(arg_ptr,int);                      //
得到下一个可变参数的值
    } while(nArgValue != -1);               
    return;
}
int main(int argc, char* argv[])
{
    simple_va_fun(100,-1);
    simple_va_fun(100,200,-1);
    return 0;
}

3)//示例代码2:扩展——自己实现简单的可变参数的函数。
下面是一个简单的printf函数的实现,参考了<The C Programming Language>中的例子
#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
void myprintf(char* fmt, ...)        //
一个简单的类似于printf的实现,//参数必须都是int 类型
{
    char* pArg=NULL;               //
等价于原来的va_list
    char c;
   
    pArg = (char*) &fmt;          //
注意不要写成p = fmt !!因为这里要对//参数取址,而不是取值
    pArg += sizeof(fmt);         //
等价于原来的va_start         

    do
    {
        c =*fmt;
        if (c != '%')
        {
            putchar(c);            //
照原样输出字符
        }
        else
        {
           //
按格式字符输出数据
           switch(*++fmt)
           {
            case'd':
                printf("%d",*((int*)pArg));          
                break;
            case'x':
                printf("%#x",*((int*)pArg));
                break;
            default:
                break;
            }
            pArg += sizeof(int);               //
等价于原来的va_arg
        }
        ++fmt;
    }while (*fmt != '/0');
    pArg = NULL;                               //
等价于va_end
    return;
}
int main(int argc, char* argv[])
{
    int i = 1234;
    int j = 5678;
   
    myprintf("the first test:i=%d/n",i,j);
    myprintf("the secend test:i=%d; %x;j=%d;/n",i,0xabcd,j);
    system("pause");
    return 0;
}

int max(int n, ...) {                // 定参 n 表示后面变参数量,定界用,输入时切勿搞错
va_list ap;                         // 定义一个 va_list 指针来访问参数表
     va_start(ap, n);                       //
初始化 ap,让它指向第一个变参,n之后的参数
    int maximum = -0x7FFFFFFF;          // 这是一个最小的整数
    int temp;
     for(int i = 0; i < n; i++) {
    temp = va_arg(ap, int);          //
获取一个 int 型参数,并且 ap 指向下一个参数
    if(maximum < temp) maximum = temp;
     }
    va_end(ap);                         //
善后工作,关闭 ap
    return max;
}
//
在主函数中测试 max 函数的行为(C++ 格式)
int main() {
   cout << max(3, 10, 20, 30) << endl;
   cout << max(6, 20, 40, 10, 50, 30, 40) << endl;
}
基本用法阐述至此,可以看到,这个方法存在两处极严重的漏洞:其一,输入参数的类型随意性,使得参数很容易以一个不正确的类型获取一个值(譬如输入一个float,却以int型去获取他),这样做会出现莫名其妙的运行结果;其二,变参表的大小并不能在运行时获取,这样就存在一个访问越界的可能性,导致后果严重的 RUNTIME ERROR


原文链接:http://blog.csdn.net/sunboy_2050/article/details/6189072
加载中
返回顶部
顶部