在C語(yǔ)言中，你可以通過(guò)創(chuàng)建“變參函數(shù)”來(lái)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(kù)創(chuàng)建更加便利的接口。它們對(duì)于創(chuàng)建特定類(lèi)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(shí)用。

理解“變參函數(shù)”對(duì)于C語(yǔ)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(duì)它的調(diào)試，并且讓你更加了解計(jì)算機(jī)。

/** 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(gè)程序和上一個(gè)練習(xí)很像，除了我編寫(xiě)了自己的scanf風(fēng)格函數(shù)，它以我自己的方式處理字符串。你應(yīng)該對(duì)main函數(shù)很清楚了，以及read_string和read_int兩個(gè)函數(shù)，因?yàn)樗鼈儾](méi)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(gè)參數(shù)設(shè)置為...，它向C表示這個(gè)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(shè)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(shè)置完一些參數(shù)時(shí)，我創(chuàng)建了va_list類(lèi)型的變量，并且使用va_list來(lái)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(lèi)似scanf的格式，但比它略簡(jiǎn)單。它里面只帶有整數(shù)、字符和字符串。
• 當(dāng)我碰到占位符時(shí)，我使用了switch語(yǔ)句來(lái)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(zhǔn)確類(lèi)型。這一設(shè)計(jì)的后果是你會(huì)非常盲目，所以如果你沒(méi)有足夠的變量傳入，程序就會(huì)崩潰。
• 和scanf的有趣的不同點(diǎn)是，當(dāng)它碰到's'占位符時(shí)，我使用read_string來(lái)創(chuàng)建字符串。va_list argp棧需要接受兩個(gè)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(lái)執(zhí)行實(shí)際工作。
• 這使read_scan比scan更加一致，因?yàn)槟憧偸鞘褂?code>&提供變量的地址，并且合理地設(shè)置它們。
• 最后，如果它碰到了不在格式中的字符，它僅僅會(huì)讀取并跳過(guò)，而并不關(guān)心字符是什么，因?yàn)樗恍枰^(guò)。

你會(huì)看到什么

當(dāng)你運(yùn)行程序時(shí)，會(huì)得到與下面詳細(xì)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(gè)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(cuò)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(shí)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(gè)問(wèn)題是fgets會(huì)吃掉換行符，所以試著使用fgetc修復(fù)它，要注意字符串結(jié)尾應(yīng)為'\0'。

附加題

• 再三檢查確保你明白了每個(gè)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(dāng)你設(shè)置時(shí)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(xiě)一個(gè)和printf相似的函數(shù)，重新編寫(xiě)main來(lái)使用它。
• 像往常一樣，閱讀這些函數(shù)/宏的手冊(cè)頁(yè)，確保知道了它在你的平臺(tái)做了什么，一些平臺(tái)會(huì)使用宏而其它平臺(tái)會(huì)使用函數(shù)，還有一些平臺(tái)會(huì)讓它們不起作用。這完全取決于你所用的編譯器和平臺(tái)。