在C语言中,你可以通过创建“变参函数”来创建你自己的printf
或者scanf
版本。这些函数使用stdarg.h
头,它们可以让你为你的库创建更加便利的接口。它们对于创建特定类型的“构建”函数、格式化函数和任何用到可变参数的函数都非常实用。
理解“变参函数”对于C语言编程并不必要,我在编程生涯中也只有大约20次用到它。但是,理解变参函数如何工作有助于你对它的调试,并且让你更加了解计算机。
/** 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;
}
这个程序和上一个练习很像,除了我编写了自己的scanf
风格函数,它以我自己的方式处理字符串。你应该对main
函数很清楚了,以及read_string
和read_int
两个函数,因为它们并没有做什么新的东西。
这里的变参函数叫做read_scan
,它使用了va_list
数据结构执行和scanf
相同的工作,并支持宏和函数。下面是它的工作原理:
...
,它向C表示这个函数在fmt
参数之后接受任何数量的参数。我可以在它前面设置许多其它的参数,但是在它后面不能放置任何参数。va_list
类型的变量,并且使用va_list
来为其初始化。这配置了stdarg.h
中的这一可以处理可变参数的组件。for
循环,遍历fmt
格式化字符串,并且处理了类似scanf
的格式,但比它略简单。它里面只带有整数、字符和字符串。switch
语句来确定需要做什么。va_list argp
中获得遍历,我需要使用va_arg(argp, TYPE)
宏,其中TYPE
是我将要向参数传递的准确类型。这一设计的后果是你会非常盲目,所以如果你没有足够的变量传入,程序就会崩溃。scanf
的有趣的不同点是,当它碰到's'
占位符时,我使用read_string
来创建字符串。va_list argp
栈需要接受两个函数:需要读取的最大尺寸,以及用于输出的字符串指针。read_string
使用这些信息来执行实际工作。read_scan
比scan
更加一致,因为你总是使用&
提供变量的地址,并且合理地设置它们。当你运行程序时,会得到与下面详细的结果:
$ 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
这个程序对缓冲区溢出更加健壮,但是和scanf
一样,它不能够处理输入的格式错误。为了使它崩溃,试着修改代码,把首先传入用于'%s'
格式的尺寸去掉。同时试着传入多于MAX_DATA
的数据,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。最后还有个问题是fgets
会吃掉换行符,所以试着使用fgetc
修复它,要注意字符串结尾应为'\0'
。
out_
变量的作用。最重要的是out_string
,并且它是指针的指针。所以,理清当你设置时获取到的是指针还是内容尤为重要。printf
相似的函数,重新编写main
来使用它。