c - 为什么我的可变参数函数同时适用于 int 和 long long？

Question

根据 this answer传递给可变参数函数的数字常量如果适合一个，则始终被视为 int。这让我想知道为什么以下代码适用于 int 和 long long。考虑以下函数调用:

testfunc(4, 1000, 1001, 1002, 1003);

testfunc 看起来像这样:

void testfunc(int n, ...)
{
    int k;
    va_list marker;

    va_start(marker, n);
    for(k = 0; k < n; k++) {
        int x = va_arg(marker, int);
        printf("%d\n", x);
    }
    va_end(marker); 
}

这很好用。它打印出 1000、1001、1002、1003。但令我惊讶的是，以下代码也能正常工作:

void testfunc(int n, ...)
{
    int k;
    va_list marker;

    va_start(marker, n);
    for(k = 0; k < n; k++) {
        long long x = va_arg(marker, long long);
        printf("%lld\n", x);
    }
    va_end(marker); 
}

这是为什么呢？为什么它也适用于 long long？我认为数字整数常量如果适合一个，就会作为 int 传递？ (参见上面的链接)那么它怎么能与 long long 一起工作呢？

哎呀，它甚至在 int 和 long long 之间交替工作。这让我很困惑:

void testfunc(int n, ...)
{
    int k;
    va_list marker;

    va_start(marker, n);
    for(k = 0; k < n; k++) {

        if(k & 1) {
            long long x = va_arg(marker, long long);
            printf("B: %lld\n", x);
        } else {
            int x = va_arg(marker, int);
            printf("A: %d\n", x);
        }
    }
    va_end(marker); 
}

这怎么可能？我以为我所有的参数都是作为 int 传递的...为什么我可以在 int 和 long long 之间任意来回切换而没有问题全部？我现在真的很困惑......

感谢您对此有所了解!

Answer 1

这与 C 无关。只是您使用的系统 (x86-64) 在 64 位寄存器中传递了前几个参数，即使是可变参数也是如此。

本质上，在您使用的架构上，编译器生成的代码对每个参数(包括可变参数)使用完整的 64 位寄存器。这是架构约定的ABI，与C本身无关；所有程序，无论是如何生成的，都应该在它应该运行的架构上遵循 ABI。

如果您使用 Windows，x86-64 使用 rcx、rdx、r8 和 r9 作为四个第一个(整数或指针)参数，按此顺序，其余的堆栈。在 Linux、BSD、Mac OS X 和 Solaris 中，x86-64 使用 rdi、rsi、rdx、rcx、r8 和 r9 用于前六个(整数或指针)参数，按此顺序，其余的入栈。

您可以使用一个简单的示例程序来验证这一点:

extern void func(int n, ...);

void test_int(void)
{
    func(0, 1, 2);
}

void test_long_long(void)
{
    func(0, 1LL, 2LL);
}

如果您在 Linux、BSD、Solaris 或 Mac OS 中将以上编译为 x86-64 程序集(例如 gcc -Wall -O2 -march=x86-64 -mtune=generic -S) (X 或更高版本)，你得到大约(AT&T 语法，source,target 操作数顺序)

test_int:
        movl    $2, %edx
        movl    $1, %esi
        xorl    %edi, %edi
        xorl    %eax, %eax
        jmp     func

test_long_long:
        movl    $2, %edx
        movl    $1, %esi
        xorl    %edi, %edi
        xorl    %eax, %eax
        jmp     func

即函数是相同的，不要将参数压入堆栈。请注意，jmp func 等同于 call func； ret，更简单。

但是，如果您针对 x86 (-m32 -march=i686 -mtune=generic) 进行编译，您将获得大约

test_int:
        subl    $16, %esp
        pushl   $2
        pushl   $1
        pushl   $0
        call    func
        addl    $28, %esp
        ret

test_long_long:
        subl    $24, %esp
        pushl   $0
        pushl   $2
        pushl   $0
        pushl   $1
        pushl   $0
        call    func
        addl    $44, %esp
        ret

这表明 Linux/BSDs/etc 中的 x86 调用约定。涉及在堆栈上传递可变参数，int 变体将 32 位常量压入堆栈(pushl $x 压入 32 位常量 x 到堆栈)，long long 变体将 64 位常量压入堆栈。

因此，由于您使用的操作系统和体系结构的底层 ABI，您的可变函数会显示您观察到的“异常”。要仅从 C 标准中查看您期望的行为，您需要解决底层 ABI 怪癖——例如，通过使用至少六个参数启动可变参数函数，以占用 x86-64 体系结构上的寄存器，以便其余的，您真正的可变参数，在堆栈上传递。