練習25：變參函數(shù)
譯者：飛龍
在C語言中，你可以通過創(chuàng)建“變參函數(shù)”來創(chuàng)建你自己的printf或者scanf版本。這些函數(shù)使用stdarg.h頭，它們可以讓你為你的庫創(chuàng)建更加便利的接口。它們對于創(chuàng)建特定類型的“構(gòu)建”函數(shù)、格式化函數(shù)和任何用到可變參數(shù)的函數(shù)都非常實用。
理解“變參函數(shù)”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(shù)如何工作有助于你對它的調(diào)試，并且讓你更加了解計算機。
/** 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(shù)，它以我自己的方式處理字符串。你應該對main函數(shù)很清楚了，以及read_string和read_int兩個函數(shù)，因為它們并沒有做什么新的東西。
這里的變參函數(shù)叫做read_scan，它使用了va_list數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)執(zhí)行和scanf相同的工作，并支持宏和函數(shù)。下面是它的工作原理：
- 我將函數(shù)的最后一個參數(shù)設置為
...，它向C表示這個函數(shù)在fmt參數(shù)之后接受任何數(shù)量的參數(shù)。我可以在它前面設置許多其它的參數(shù)，但是在它后面不能放置任何參數(shù)。 - 在設置完一些參數(shù)時，我創(chuàng)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(shù)的組件。 - 接著我使用了
for循環(huán)，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(shù)、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(xiàn)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(shù)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(chuàng)建字符串。va_list argp棧需要接受兩個函數(shù)：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(zhí)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(jié)果：
$ 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?qū)彌_區(qū)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(shù)據(jù)，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(jié)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(nèi)容尤為重要。 - 使用變參系統(tǒng)編寫一個和
printf相似的函數(shù)，重新編寫main來使用它。 - 像往常一樣，閱讀這些函數(shù)/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(shù)，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。
