1. 簡介

在C語言中可以使用printf進行格式化輸出，函數(shù)聲明如下：

int __cdecl printf(const char * _Format, ...);

其中第一個參數(shù)format代表需要格式化的字符串，第二個參數(shù)...代表任意個參數(shù)的集合，在C語言中叫做可變參數(shù)，使用它聲明的函數(shù)可以在調(diào)用該函數(shù)的時候傳入任意多的參數(shù)。

具體是如何實現(xiàn)的？

2. 實現(xiàn)原理

假如現(xiàn)在要實現(xiàn)printf函數(shù)，首先要定義該函數(shù)的實現(xiàn)。

int __cdecl custom_printf(const char * _format, ...)
{
    //具體代碼邏輯
}

這里我們不關(guān)心該函數(shù)邏輯是如何實現(xiàn)的，只關(guān)心在函數(shù)內(nèi)部是如何獲取通過...傳入的參數(shù)。

函數(shù)代碼本質(zhì)上就是一段機器指令，為了了解本質(zhì)，可以使用vs2008調(diào)試界面的匯編功能進行分析：

int main()
{
    custom_printf("test", 1, 3, 4, 5);
    return 0;
}

跳轉(zhuǎn)到反匯編進行查看：

main.png

在執(zhí)行函數(shù)調(diào)用語句的時候，會先將函數(shù)的參數(shù)進行壓棧(push)，接著執(zhí)行函數(shù)內(nèi)部的邏輯代碼(call)。

注意壓棧順序，參數(shù)從右向左依次入棧，這是由__cdecl決定的。

接著查看一下函數(shù)的匯編代碼：

custom_printf.png

目前custom_printf內(nèi)部沒有任何代碼，生成的匯編代碼和main函數(shù)的前面完全一致。當然其實在這里我們無需知道代碼本身的含義，只需要知道如何拿到函數(shù)調(diào)用參數(shù)的值即可。

想要拿到函數(shù)參數(shù)的值是非常簡單的，因為在執(zhí)行call之前，參數(shù)已經(jīng)被保存到棧，現(xiàn)在只需要到相應(yīng)的位置拿即可，而_format參數(shù)的地址正是我們要找的參數(shù)位置的最后面。

這可能就是為什么可變參數(shù)之前要有固定參數(shù)的原因吧……

當前棧中的參數(shù)布局如下：

+-------------------+
|    5   address    |  高
+-------------------+
|    4   address    |
+-------------------+
|    3   address    |
+-------------------+
|    1   address    |  低
+-------------------+
|   test address    | <----- 已知條件
+-------------------+

因為x86機器的棧是由高到低增長，所以test在最下面。

如果想要獲取format以外的其他參數(shù)，結(jié)果很簡單，只要將指針按照參數(shù)類型增加。案例代碼實現(xiàn)如下：

int __cdecl custom_printf(const char * _format, ...)
{
    int i = 0;
    int param[4] = {0};
    int *p = &_format;

    p += 1; //跳過字符串指針

    for(i = 0; i<4; i++) {
        param[i] = *(p + i);
    }
}

param數(shù)組內(nèi)部就是傳入的參數(shù)。

3. 驗證

查看C語言內(nèi)部提供的操作可變參數(shù)的函數(shù)，發(fā)現(xiàn)其實原理就是如此。

#define _INTSIZEOF(n)   ( (sizeof(n) + sizeof(int) - 1) & ~(sizeof(int) - 1) )

#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 )