在c/c++函数中使用可变参数
作者转自:http://foggy-elves.blog.sohu.com/
下面介绍在c/c++里面使用的可变参数函数。
先说明可变参数是什么,先回顾一下c++里面的函数重载,如果重复给出如下声明:
intfunc();
intfunc(int);
intfunc(float);
intfunc(int,int);
...
这样在调用相同的函数名func的时候,编译器会自动识别入参列表的格式,从而调用相对应的函数体。
但这样的方法毕竟有限,试想一下我们假如想定义一个函数,我们在调用之前(在运行期之前)根本不知道我到底要调用几个参数,并且不知道这些参数是个什么类型,例如我们想定义一个函数:
intmax(intn,...);
用来返回一串随意长度输入参数的最大值,例如调用
max(3,10,20,30)的时候,可以返回(n=3)个数10,20,30的最大值30。
并且还可以接受任意个参数的输入,例如:
max(6,20,40,10,50,30,40)也应该是被接受的,返回最大值50。
这怎么达到呢?
其实这样的例子我们肯定见过,最典型的就是printf函数,可以看printf函数的原形:
intprintf(char*,...);
它接受一个格式字符串,并且后面跟随任意指定的参数,根据实际需要而确定入参的个数。
实际上它的实现要依赖于一个标准c库<stdarg.h>,stdandardargument(标准参数)的意思。下面先稍为介绍一下<stdarg.h>,或者在c++中的<cstdarg>的功效:
这实际上是一组初始化和调用可变参数的宏,下面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:
voidfunc(intx,floaty,charz);
那么,调用函数的时候,实参charz先进栈,然后是floaty,最后是intx,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。
然后是可变入参表格式,省略的参数用...代替,但必须注意:
1.只能有一个...并且它必须是最后一个参数;
2.不要只用一个...作为所有的参数,因为从后面可以知道,这样你无法确定入参表的地址。
举个例子,声明函数如下:
voidfunc(intx,inty,...);
然后调用:func(3,5,'c',2.1f,6);
于是在调用参数的时候,编译器则不会检查实际输入的是什么参数,只管把所有参数按照上面描述的方法,变成实参堆放在内存中,在本例中,内存中依次存放x=3,y=5,'c',2.1f,6
但是有一个需要注意的地方,这些东西只是紧挨着堆放在内存中,于是想要正确调用这些参数,必须知道他们确切的类型,并且我们也关心这个参数表实际的长度,然而不幸的是,这些我们无从得知。因此,这个解决办法决不是高明的,从某种程度上说,这甚至是一个严重的漏洞。因此,c++很不提倡去使用它。
不过缺点归缺点,万不得已的时候我们还是得用,但是我们对里面输入变量的时候,应该对入参的类型有一个清醒的认识,否则这样的操作是很危险的。
下面是<stdarg.h>对上面这一个思路的实现,里面重要的几个宏定义如下:
typedefchar*va_list;
voidva_start(va_listap,prev_param);/*ansiversion*/
typeva_arg(va_listap,type);
voidva_end(va_listap);
其中,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。
<step1>在调用参数表之前,应该定义一个va_list类型的变量,以供后用(下面假设这个va_list类型变量被定义为ap);
<step2>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;
<step3>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;
<step4>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。
例如开始的例子intmax(intn,...);其函数内部应该如此实现:
intmax(intn,...){//定参n表示后面变参数量,定界用,输入时切勿搞错
va_listap;//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
intmaximum=-0x7fffffff;//这是一个最小的整数
inttemp;
for(inti=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
returnmax;
}
//在主函数中测试max函数的行为(c++格式)
intmain(){
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runtimeerror。
另外,<stdarg.h>的内部实现形式在这处不再加说明,如果有需要可以参考下面的两个连接(感谢他们的作者)。
http://www.cndw.com/tech/program/2006051065821.asp
http://blog.csdn.net/wzwind/archive/2007/06/26/1666518.aspx
作为建议,在c++环境中尽量不要使用这种方法,如有需要,尽量先考虑使用类或者重载来代替,这样可以很好地弥补这种方法的漏洞。
全文完感谢读者,elf原创,转载请注明出处