C语言中变参函数传参探究

背景引入

近期在看一本书，叫做《嵌入式C语言自我修养》，写的内容对我帮助很大，是一本好书。在第6章，GNU C编译器扩展语法精讲一节，这本书给出了一些变参函数的例子：

//1.变参函数初体验

#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;

}

上面的代码很好理解：定义一个变参函数print_num，在函数内部先取得第一个参数的地址赋值给一指针，然后将指针后移，取得后面的参数并打印出来。在main函数中，传给print_num 6个参数，按这个逻辑，应该是打印出：

*args:1

*args:2

*args:3

*args:4

*args:5

但是结果却出人意料：

打印出的值和传进去的值完全不相等，甚至毫无规律可言。

问题分析

上述代码中，是通过取首个参数的地址，并往后移动这个指针来获得后面参数的，那么问题很可能出在两个地方：

指针移动的方式不正确
参数的地址排布可能不是连续的

我们一个一个来看，先暂且假定这些参数地址是连续的，且相隔一样的距离。那么我们就可以聚焦于指针的移动方式了。指针移动是“args++”这一行语句来控制的。笔者修改了一下书上的代码：

#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;

}

主要增加了对于每个参数的地址的打印，运行结果如下：

笔者发现这个"args++"每次往后移动4个字节，这是因为对于"int"型指针的移动操作，是以4（sizeof(int)）为基本单位的。同理，对于"char"型指针的移动操作，以1(sizeof(char))为单位。

指针大小

一个"int"型指针大小如果等于4，那么上述对于指针移动操作就没问题。可是"int"型指针大小真的等于4吗？

笔者用代码来测试下：

#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;

}

运行结果：

可以看到，不仅"int"型指针是8字节大小，"char"、"double"和结构体指针也都是8字节大小。这是因为笔者电脑安装的是64位系统。所以书上代码的"int"型指针自增操作不适用于笔者，笔者将其改为“args += 2”，在dev c++这个IDE中可以得到正确的结果，但在ubuntu gcc下还是不对。

参数位置排布

解决了第一个指针移动步长问题，还是得不到正确答案。笔者怀疑参数地址很可能不连续。如何看函数的参数地址信息？方法有很多，笔者就选一种比较快捷的方式——看汇编代码。

在ubuntu的终端框输入

gcc -S [源文件]

就能得到一个带".s"后缀的汇编代码文件。

我们对比着看main函数与print_num函数中关于参数传递的部分：

在main函数中，各个参数被放入不同的寄存器，在print_num函数中，又从寄存器中将参数取出来放入print_num的函数堆栈中。仔细看各个参数最终被放入的堆栈位置，发现第一个参数地址和第二个参数地址差了28个字节，而后面的参数地址之间都是差8个字节。这也就解释了为何之前的代码结果不对了。

解决问题

所以只要在第一个参数地址的基础上加上偏移量28即可（"char*"型）。

运行结果符合预期：

但是为什么第一个参数和第二个参数间隔28字节，笔者暂时还不清楚，盲猜需要去看gcc中编译器的相关知识。

额外的测试

以往对于固定参数个数的普通函数的传参，是这样处理的：前几个参数放入寄存器，若个数超出，则压入函数堆栈。笔者有点好奇变参函数是否也如此，就给这个print_num传了18个参数：

汇编代码如下：

这说明了变参函数的传参规则和普通函数并无两样。

总结

在看书的时候，我喜欢边看边敲代码，这一次照着书上敲的代码运行结果不对，就有了上面的一些探究过程。如果我没有动手实践，以后碰到类似问题时很可能会蒙圈。所以动手实践很有必要。

另外，书上的东西并不一定全对，并且它的正确性需要有特定的前提做保证。比如，要是我使用的是32位系统，且编译器在处理变参函数时将参数连续压栈，那么书上的代码就是完全正确的。我们无需害怕这些坑，我们需要做的就是去找到这些前提条件，去找到问题的本质点，最后解决问题。

参考资料

《嵌入式C语言自我修养——从芯片、编译器到操作系统》

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