改善C++ 程序的150个建议学习之建议15:尽量不要使用可变参数

发布时间:2017-3-31 0:31:51 编辑:www.fx114.net 分享查询网我要评论
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建议15:尽量不要使用可变参数 在某些情况下我们希望函数参数的个数可以根据实际需要来确定,所以C语言中就提供了一种长度不确定的参数,形如:“...”,C++语言也继承了这一语言特性。在采用ANSI标准形式时,参数个数可变的函数的原型是: type funcname(type para1, type para2, ...); 这种形式至少需要一个普通的形式参数,后面的省略号(...)不能省去,它是函数原型必不可少的一部分。典型的例子有大家熟悉的printf()、scanf()函数,如下所示的就是printf()的原型: int printf( const char *format , ... ); 除了参数format固定以外,其他参数的个数和类型是不确定的。在实际调用时可以有以下形式: int year = 2011; char str[] = "Hello 2011"; printf("This year is %d", year);  printf("The greeting words are %s", str); printf("This year is %d ,and the greeting words are:%s", year, str);  也许这些已经为大家所熟知,但是可变参数的实现原理却是C语言中比较难理解的一部分。在标准C语言中定义了一个头文件,专门用来对付可变参数列表,其中,包含了一个va_list的typedef声明和一组宏定义va_start、va_arg、va_end,如下所示: // File: VC++2010中的stdarg.h #include <vadefs.h> #define va_start _crt_va_start #define va_arg _crt_va_arg #define va_end _crt_va_end // File: VC++2010中的vadefs.h #ifndef _VA_LIST_DEFINED typedef char * va_list; #define _VA_LIST_DEFINED #endif #ifdef __cplusplus #define _ADDRESSOF(v) ( &reinterpret_cast<const char &>(v) ) #else #define _ADDRESSOF(v) ( &(v) ) #endif #ifdefined(_M_IX86) #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 ) 定义_INTSIZEOF(n)是为了使系统内存对齐;va_start(ap, v)使ap指向第一个可变参数在堆栈中的地址,va_arg(ap,t)使ap指向下一个可变参数的堆栈地址,并用*取得 该地址的内容;最后变参获取完毕,通过va_end(ap)让ap不再指向堆栈,如图1-3所示。 由于将va_start、va_arg、va_end定义成了宏,可变参数的类型和个数在该函数中完全由程序代码控制,并不能智能地进行识别,所以导致编译器对可变参数的函数原型检查不够严格,难于查错,不利于写出高质量的代码。参数个数可变具有很多的优点,为程序员带来了很多的方便,但是上面C风格的可变参数却存在着如下的缺点: (1)缺乏类型检查,类型安全性无从谈起。“省略号的本质是告诉编译器‘关闭所有检查,从此由我接管,启动reinterpret_cast’”,强制将某个类型对象的内存表示重新解释成另外一种对象类型,这是违反“类型安全性”的,是大忌。例如,自定义的打印函数。 void UserDefinedPrintFun(char* format, int i, ...) { va_list arg_ptr;  char *s = NULL; int *i = NULL; float *f = NULL; va_start(arg_ptr, i); while(*format!='\0') { format++; if(*(format-1)=='%' && *format=='s') { s = va_arg(arg_ptr, char*); ……// 输出至屏幕 } else if(*(format-1)=='%' && *format=='d') { i = va_arg(arg_ptr, int*); ……// 输出至屏幕 } else if(*(format-1)=='%' && *format=='f') { f = va_arg(arg_ptr, float*); ……// 输出至屏幕 } } va_end(arg_ptr); return; } 如果采用下面三种方法调用,合法合理: UserDefinedPrintFun ("%d", 2010); // 结果2010 UserDefinedPrintFun ("%d%d", 2010,2011); // 结果20102011 UserDefinedPrintFun ("%s%d", "Hello", 2012); // 结果Hello2012 但是,当给定的格式字符串与参数类型不对应时,强制转型这个“怪兽”就会被唤醒,悄悄地毁坏程序的安全性,这可不是什么高质量的程序,如下所示: UserDefinedPrintFun ("%d", 2010.80f);    // 结果2010 UserDefinedPrintFun ("%d%d", "Hello", 2012);   // 结果150958722015(这是什么结果???) (2)因为禁用了语言类型检查功能,所以在调用时必须通过其他方式告诉函数所传递参数的类型,以及参数个数,就像很多人熟知的printf()函数中的格式字符串char*format。这种方式需要手动协调,既易出错,又不安全,上面的代码片段已经充分说明了这一点。 (3)不支持自定义数据类型。自定义数据类型在C++中占有较重的地位,但是长参数只能传递基本的内置类型。还是以printf() 为例,如果要打印出一个Student 类型对象的内容,对于这样的自定义类型,该用什么格式的字符串去传递参数类型呢?如下 所示: class Student { public: Student(); ~ Student(); private: string m_name; char m_age; int m_scoer; }; Student XiaoLi; printf(format, XiaoLi); // format应该是什么呢上述缺点足以让我们有了拒绝使用C风格可变参数的念头,何况C++的多态性已经为我们提供了实现可变参数的安全可靠的有效途径呢!如下所示: class PrintFunction { public: void UserDefinedPrintFun(int i); void UserDefinedPrintFun(float f); void UserDefinedPrintFun(int i, char* s); void UserDefinedPrintFun(float f, char* s); private: …… }; 虽然上述设计不能像printf()函数那样灵活地满足各种各样的需求,但是可以根据需求适度扩充函数定义,这样不仅能满足需求,其安全性也是毋庸置疑的。舍安全而求危险,这可不是明白人所为。如果还对printf()的灵活性念念不忘,我告诉大家,有些C++库已经使用C++高级特性将类型安全、速度与使用方便很好地结合在一起了,比如Boost中的format库,大家可以尝试使用。 请记住:编译器对可变参数函数的原型检查不够严格,所以容易引起问题,难于查错,不利于写出高质量的代码。所以应当尽量避免使用C语言方式的可变参数设计,而用C++中更为安全的方式来完美代替之。

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