通過引用傳遞 va_list 的跨平台方式是什么？

Question

我編寫了一個接受va_list的函數，該函數旨在由其調用者迭代調用。 它應該修改va_list並且更改應該保留在調用者中，以便對該函數的下一次調用將繼續下一個參數。

我無法具體發布該代碼，但這里有一個重現這種情況的片段（ godbolt 鏈接）：

#include <stdarg.h>
#include <stdio.h>

void print_integer(va_list ap) {
    printf("%i\n", va_arg(ap, int));
}

void vprint_integers(int count, va_list ap) {
    for (int i = 0; i < count; ++i) {
        print_integer(ap);
    }
}

void print_integers(int count, ...) {
    va_list ap;
    va_start(ap, count);
    vprint_integers(count, ap);
    va_end(ap);
}

int main() {
    print_integers(3, 1, 2, 3);
}

這在我的 x86 平台上有效（打印“1 2 3”），因為va_list是通過“引用”傳遞的（它可能被聲明為一個元素的數組，因此va_list參數衰減為指針）。 但是，它不工作對我的ARM平台（打印“111”），其中va_list似乎被定義為指針的東西。 在那個平台上， va_arg總是返回第一個參數。

下一個最好的選擇似乎是讓ap成為一個指針：

#include <stdarg.h>
#include <stdio.h>

void print_integer(va_list *ap) {
    printf("%i\n", va_arg(*ap, int));
}

void vprint_integers(int count, va_list ap) {
    for (int i = 0; i < count; ++i) {
        print_integer(&ap);
    }
}

void print_integers(int count, ...) {
    va_list ap;
    va_start(ap, count);
    vprint_integers(count, ap);
    va_end(ap);
}

int main() {
    print_integers(3, 1, 2, 3);
}

這適用於 ARM（使用va_arg(*ap, ...) ），但不能在 x86 上編譯。 當我在 x86 上嘗試print_integer(&ap)時，Clang 說：

錯誤：不兼容的指針類型將“ struct __va_list_tag ** ”傳遞給“ va_list * ”類型的參數（又名“ __builtin_va_list * ”）

這似乎只發生在將va_list的地址作為參數傳遞時，而不是從局部變量中獲取時。 不幸的是，我確實需要我的v變體來獲取va_list對象而不是指向它的指針。

使用va_copy很容易為va_list獲得一致的跨平台值語義。 有沒有一種跨平台的方式來為va_list獲得一致的引用語義？

Answer 1

這里的問題是va_list在 x86 平台上被定義為一個包含 1 個元素的數組（我們稱之為__va_list_tag[1] ）。 當作為參數接受時，它會衰減為指針，因此&ap有很大不同，具體取決於ap是函數的參數（ __va_list_tag** ）還是局部變量（ __va_list_tag(*)[1] ）。

適用於這種情況的一種解決方案是簡單地創建一個本地va_list ，使用va_copy來填充它，然后將一個指針傳遞給這個本地va_list 。 （天馬行空）

void vprint_integers(int count, va_list ap) {
    va_list local;
    va_copy(local, ap);
    for (int i = 0; i < count; ++i) {
        print_integer(&local);
    }
    va_end(local);
}

就我而言， vprint_integers和va_copy是必要的，因為該接口vprint_integers接受va_list和不能改變。 對於更靈活的要求，更改vprint_integers以接受va_list指針也很好。

va_list沒有被指定為任何特別的東西，但它被定義為一個對象類型，所以沒有理由相信你不能獲取或傳遞它的地址。 另一個完全繞過是否可以獲取va_list地址問題的非常相似的解決方案是將va_list包裝在一個結構中並傳遞一個指向該結構的指針。

Answer 2

你可能不走運。 7.15(3) 說你正在做的事情具有不確定的效果。

對象ap可以作為參數傳遞給另一個函數； 如果該函數使用參數ap調用va_arg宏，則調用函數中ap的值是不確定的，應在進一步引用ap之前傳遞給va_end宏。

要調用va_arg在print_integer造成ap在print_integers是不確定的。 在一種架構上它是遞增的，而在另一種架構上則不是。

至於va_list是什么，它可以是任何東西......

...這是一種適合保存宏 va_start、va_arg、va_end 和 va_copy 所需信息的對象類型。

您可能希望考慮采用不同的方法來解決根本問題。

Answer 3

第二個程序的問題是如果va_list是數組類型，那么函數參數ap的類型被調整為指針類型。 因此，在每種情況下，該參數都有不同的間接級別。

從 C11 開始，我們可以使用通用選擇器來解決這個問題，以測試ap是否仍然是va_list ：

void vprint_integers(int count, va_list ap) {
    for (int i = 0; i < count; ++i) {
        print_integer((va_list *)_Generic(&ap, va_list*: &ap, default: ap));
    }

這個解決方案的靈感來自這個答案，它在需要手動配置的兩種情況下使用了一個宏。

關於_Generic注意事項：

• 我們必須測試&ap ，因為從 C18 開始，數組到指針的衰減是在第一個表達式上執行的。
• 最初我有_Generic(&ap, va_list*: &ap, default: (va_list *)ap)但是這被編譯器拒絕，編譯器檢查所​​有輸入的所有分支中的約束違規 - 盡管不要繼續檢查約束違規未選定分支的周圍表達式。