一、前言

1． 為什么寫(xiě)這篇文章

在上周六，我在公眾號(hào)里發(fā)了一篇文章：C語(yǔ)言指針－從底層原理到花式技巧，用圖文和代碼幫你講解透徹，以直白的語(yǔ)言、一目了然的圖片來(lái)解釋指針的底層邏輯，有一位小伙伴對(duì)文中的代碼進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)一個(gè)比較奇怪的問(wèn)題。我把發(fā)來(lái)的測(cè)試代碼進(jìn)行驗(yàn)證，思考好久也無(wú)法解釋為什么會(huì)出現(xiàn)那么奇怪的打印結(jié)果。

為了整理思路，我到陽(yáng)臺(tái)抽根煙。晚上的風(fēng)很大，一根煙我抽了一半，風(fēng)抽了一半，可能風(fēng)也有自己的煩惱。后來(lái)一想，煙是我買(mǎi)的，為什么讓風(fēng)來(lái)抽？于是我就開(kāi)始抽風(fēng)！不對(duì)，開(kāi)始回房間繼續(xù)抽代碼，我就不信，這么簡(jiǎn)單的 printf 語(yǔ)句，怎么就搞不定？！

于是就有了這篇文章。

2． 你能得到什么收獲函數(shù)參數(shù)的傳遞機(jī)制；可變參數(shù)的實(shí)現(xiàn)原理（va＿list）；printf 函數(shù)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制；面對(duì)問(wèn)題時(shí)的分析思路。

友情提醒：文章的前面大部分內(nèi)容都是在記錄思考問(wèn)題、解決問(wèn)題的思路，如果你對(duì)這個(gè)過(guò)程不感興趣，可以直接跳到最后面的第四部分，用圖片清晰的解釋了可變參數(shù)的實(shí)現(xiàn)原理，看過(guò)一次之后，保管你能深刻記住。

3． 我的測(cè)試環(huán)境3．1 操作系統(tǒng)

每個(gè)人的電腦環(huán)境都是不一樣的，包括操作系統(tǒng)、編譯器、編譯器的版本，也許任何一個(gè)小差別都會(huì)導(dǎo)致一些奇奇怪怪的的現(xiàn)象。不過(guò)大部分人都是使用 Windows 系統(tǒng)下的 VS 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，或者 Linux 下的 gcc 命令行窗口來(lái)測(cè)試。

我一般都是使用 Ubuntu16．04－64 系統(tǒng)來(lái)測(cè)試代碼，本文中的所有代碼都是在這個(gè)平臺(tái)上測(cè)試的。如果你用 VS 開(kāi)發(fā)環(huán)境中的 VC 編譯器，可能在某些細(xì)節(jié)上與我的測(cè)試結(jié)果又出入，但是問(wèn)題也不大，遇到問(wèn)題再分析，畢竟解決問(wèn)題也是提升自己能力的最快途徑。

3．2 編譯器

我使用的編譯器是 Ubuntu16．04－64 系統(tǒng)自帶的版本，顯示如下：

另外，我安裝的是 64 位系統(tǒng)，為了編譯 32 位的可執(zhí)行程序，我在編譯指令中添加了 －m 選項(xiàng)，編譯指令如下：

gcc －m32 main．c －o main

使用 file main 命令來(lái)查一下編譯得到的可執(zhí)行文件：

所以，在測(cè)試時(shí)如果輸出結(jié)果與預(yù)期有一些出入，先檢查一下編譯器。C 語(yǔ)言本質(zhì)上都是一些標(biāo)準(zhǔn)，每家的編譯器都是標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)者，只要結(jié)果滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)即可，至于實(shí)現(xiàn)的過(guò)程、代碼執(zhí)行的效率就各顯神通了。

二、問(wèn)題導(dǎo)入

 1． 網(wǎng)友測(cè)試代碼＃include ＜unistd．h＞＃include ＜stdio．h＞＃include ＜stdlib．h＞
typedef struct ｛    int age；    char name［8］；｝ Student；
int main（）｛    Student s［3］ ＝ ｛｛1， ＂a＂｝， ｛2， ＂b＂｝， ｛3， ＂c＂｝｝；    Student ＊p ＝ ＆（s［0］）；    printf（＂％d， ％d ＂， ＊s， ＊p）；｝
2． 期望結(jié)果

根據(jù)上篇文章的討論，我們知道：

s 是一個(gè)包含 3 個(gè)元素?cái)?shù)組，每個(gè)元素的類(lèi)型是結(jié)構(gòu)體 Student；p 是一個(gè)指針，它指向變量s，也就是說(shuō)指針 p 中保存的是變量 s 的地址，因?yàn)閿?shù)組名就表示該數(shù)組的首地址。

既然 s 也是一個(gè)地址，它也代表了這個(gè)數(shù)組中第一個(gè)元素的首地址。第一個(gè)元素類(lèi)型是結(jié)構(gòu)體，結(jié)構(gòu)體中第一個(gè)變量是 int 型，因此 s 所代表的那個(gè)位置是一個(gè) int 型數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)到示例代碼中就是數(shù)字 1。因此 printf 語(yǔ)句中希望直接把這個(gè)地址處的數(shù)據(jù)當(dāng)做一個(gè) int 型數(shù)據(jù)打印出來(lái)，期望的打印結(jié)果是：1， 1。

這樣的分析過(guò)程好像是沒(méi)有什么問(wèn)題的。

3． 實(shí)際打印結(jié)果

我們來(lái)編譯程序，輸出警告信息：

警告信息說(shuō)：printf 語(yǔ)句需要 int 型數(shù)據(jù)，但是傳遞了一個(gè) Student 結(jié)構(gòu)體類(lèi)型，我們先不用理會(huì)這個(gè)警告，因?yàn)槲覀兙褪窍胪ㄟ^(guò)指針來(lái)訪問(wèn)這個(gè)地址里的數(shù)據(jù)。

執(zhí)行程序，看到實(shí)際打印結(jié)果是：1， 97，很遺憾，與我們的期望不一致！

三、分析問(wèn)題的思路 

1． 打印內(nèi)存模型

可以從打印結(jié)果看，第一個(gè)輸出的數(shù)字是 1，與預(yù)期符合；第二個(gè)輸出 97，很明顯是字符 ＇a＇ 的 ASCII 碼值，但是 p 怎么會(huì)指到 name 變量的地址里呢？

首先確認(rèn) 3 個(gè)事情：

結(jié)構(gòu)體 Student 占據(jù)的內(nèi)存大小是多少？數(shù)組 s 里的內(nèi)存么模型是怎樣的？s 與 指針變量 p 的值是否正確？

把代碼改為如下：

Student s［3］ ＝ ｛｛1， ＂a＂｝， ｛2， ＂b＂｝， ｛3， ＂c＂｝｝；Student ＊p ＝ s；
printf（＂sizeof Student ＝ ％d ＂， sizeof（Student））；
printf（＂print each byte in s： ＂）；char ＊pTmp ＝ p；for （int i ＝ 0； i ＜ 3 ＊ sizeof（Student）； i＋＋）｛   if （0 ＝＝ i ％ sizeof（Student））        printf（＂＂）；   printf（＂％x ＂， ＊（pTmp ＋ i））；｝printf（＂＂）；
printf（＂print value of s and p ＂）；printf（＂s ＝ 0x％x， p ＝ 0x％x ＂， s， p）；
printf（＂％d， ％d ＂， ＊s， ＊p）；

我們先畫(huà)一下數(shù)組 s 預(yù)期的內(nèi)存模型，如下：

編譯、測(cè)試，打印結(jié)果如下：

從打印結(jié)果看：

結(jié)構(gòu)體 Student 占據(jù) 12 個(gè)字節(jié)，符合預(yù)期。數(shù)組 s 的內(nèi)存模型也是符合預(yù)期的，一共占據(jù) 36 個(gè)字節(jié)。s 與 p 都代表一個(gè)地址，打印結(jié)果它倆相同，也是符合預(yù)期的。

那就見(jiàn)鬼了：既然 s 與 p 代表同一個(gè)內(nèi)存地址，但是為什么用 ＊p 讀取 int 型數(shù)據(jù)時(shí)，得到的卻是字符 ＇a＇ 的值呢？

2． 分開(kāi)打印信息

既然第一個(gè) ＊s 打印結(jié)果是正確的，那么就把這個(gè)兩個(gè)數(shù)據(jù)分開(kāi)來(lái)打印，測(cè)試代碼如下：

Student s［3］ ＝ ｛｛1， ＂a＂｝， ｛2， ＂b＂｝， ｛3， ＂c＂｝｝；Student ＊p ＝ s；
printf（＂％d ＂， ＊s）；printf（＂％d ＂， ＊p）；