練習25：變參函數 · 笨辦法學C

# 練習25：變參函數 > 原文：[Exercise 25: Variable Argument Functions](http://c.learncodethehardway.org/book/ex25.html) > 譯者：[飛龍](https://github.com/wizardforcel) 在C語言中，你可以通過創建“變參函數”來創建你自己的`printf`或者`scanf`版本。這些函數使用`stdarg.h`頭，它們可以讓你為你的庫創建更加便利的接口。它們對于創建特定類型的“構建”函數、格式化函數和任何用到可變參數的函數都非常實用。理解“變參函數”對于C語言編程并不必要，我在編程生涯中也只有大約20次用到它。但是，理解變參函數如何工作有助于你對它的調試，并且讓你更加了解計算機。 ```c /** WARNING: This code is fresh and potentially isn't correct yet. */ #include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <stdarg.h> #include "dbg.h" #define MAX_DATA 100 int read_string(char **out_string, int max_buffer) { *out_string = calloc(1, max_buffer + 1); check_mem(*out_string); char *result = fgets(*out_string, max_buffer, stdin); check(result != NULL, "Input error."); return 0; error: if(*out_string) free(*out_string); *out_string = NULL; return -1; } int read_int(int *out_int) { char *input = NULL; int rc = read_string(&input, MAX_DATA); check(rc == 0, "Failed to read number."); *out_int = atoi(input); free(input); return 0; error: if(input) free(input); return -1; } int read_scan(const char *fmt, ...) { int i = 0; int rc = 0; int *out_int = NULL; char *out_char = NULL; char **out_string = NULL; int max_buffer = 0; va_list argp; va_start(argp, fmt); for(i = 0; fmt[i] != '\0'; i++) { if(fmt[i] == '%') { i++; switch(fmt[i]) { case '\0': sentinel("Invalid format, you ended with %%."); break; case 'd': out_int = va_arg(argp, int *); rc = read_int(out_int); check(rc == 0, "Failed to read int."); break; case 'c': out_char = va_arg(argp, char *); *out_char = fgetc(stdin); break; case 's': max_buffer = va_arg(argp, int); out_string = va_arg(argp, char **); rc = read_string(out_string, max_buffer); check(rc == 0, "Failed to read string."); break; default: sentinel("Invalid format."); } } else { fgetc(stdin); } check(!feof(stdin) && !ferror(stdin), "Input error."); } va_end(argp); return 0; error: va_end(argp); return -1; } int main(int argc, char *argv[]) { char *first_name = NULL; char initial = ' '; char *last_name = NULL; int age = 0; printf("What's your first name? "); int rc = read_scan("%s", MAX_DATA, &first_name); check(rc == 0, "Failed first name."); printf("What's your initial? "); rc = read_scan("%c\n", &initial); check(rc == 0, "Failed initial."); printf("What's your last name? "); rc = read_scan("%s", MAX_DATA, &last_name); check(rc == 0, "Failed last name."); printf("How old are you? "); rc = read_scan("%d", &age); printf("---- RESULTS ----\n"); printf("First Name: %s", first_name); printf("Initial: '%c'\n", initial); printf("Last Name: %s", last_name); printf("Age: %d\n", age); free(first_name); free(last_name); return 0; error: return -1; } ``` 這個程序和上一個練習很像，除了我編寫了自己的`scanf`風格函數，它以我自己的方式處理字符串。你應該對`main`函數很清楚了，以及`read_string`和`read_int`兩個函數，因為它們并沒有做什么新的東西。這里的變參函數叫做`read_scan`，它使用了`va_list`數據結構執行和`scanf`相同的工作，并支持宏和函數。下面是它的工作原理： + 我將函數的最后一個參數設置為`...`，它向C表示這個函數在`fmt`參數之后接受任何數量的參數。我可以在它前面設置許多其它的參數，但是在它后面不能放置任何參數。 + 在設置完一些參數時，我創建了`va_list`類型的變量，并且使用`va_list`來為其初始化。這配置了`stdarg.h`中的這一可以處理可變參數的組件。 + 接著我使用了`for`循環，遍歷`fmt`格式化字符串，并且處理了類似`scanf`的格式，但比它略簡單。它里面只帶有整數、字符和字符串。 + 當我碰到占位符時，我使用了`switch`語句來確定需要做什么。 + 現在，為了從`va_list argp`中獲得遍歷，我需要使用`va_arg(argp, TYPE)`宏，其中`TYPE`是我將要向參數傳遞的準確類型。這一設計的后果是你會非常盲目，所以如果你沒有足夠的變量傳入，程序就會崩潰。 + 和`scanf`的有趣的不同點是，當它碰到`'s'`占位符時，我使用`read_string`來創建字符串。`va_list argp`棧需要接受兩個函數：需要讀取的最大尺寸，以及用于輸出的字符串指針。`read_string`使用這些信息來執行實際工作。 + 這使`read_scan`比`scan`更加一致，因為你總是使用`&`提供變量的地址，并且合理地設置它們。 + 最后，如果它碰到了不在格式中的字符，它僅僅會讀取并跳過，而并不關心字符是什么，因為它只需要跳過。 ## 你會看到什么當你運行程序時，會得到與下面詳細的結果： ```sh $ make ex25 cc -Wall -g -DNDEBUG ex25.c -o ex25 $ ./ex25 What's your first name? Zed What's your initial? A What's your last name? Shaw How old are you? 37 ---- RESULTS ---- First Name: Zed Initial: 'A' Last Name: Shaw Age: 37 ``` ## 如何使它崩潰這個程序對緩沖區溢出更加健壯，但是和`scanf`一樣，它不能夠處理輸入的格式錯誤。為了使它崩潰，試著修改代碼，把首先傳入用于`'%s'`格式的尺寸去掉。同時試著傳入多于`MAX_DATA`的數據，之后找到在`read_string`中不使用`calloc`的方法，并且修改它的工作方式。最后還有個問題是`fgets`會吃掉換行符，所以試著使用`fgetc`修復它，要注意字符串結尾應為`'\0'`。 ## 附加題 + 再三檢查確保你明白了每個`out_`變量的作用。最重要的是`out_string`，并且它是指針的指針。所以，理清當你設置時獲取到的是指針還是內容尤為重要。 + 使用變參系統編寫一個和`printf`相似的函數，重新編寫`main`來使用它。 + 像往常一樣，閱讀這些函數/宏的手冊頁，確保知道了它在你的平臺做了什么，一些平臺會使用宏而其它平臺會使用函數，還有一些平臺會讓它們不起作用。這完全取決于你所用的編譯器和平臺。