va_start （等）是可重入的吗？

Question

在对具有悠久历史的类进行编辑时，我被架构师的一个特殊习惯所阻碍，即把他的 va_start -> va_end 序列包装在互斥体中。该添加的更改日志（大约 15 年前制作，此后未修订）指出这是因为 va_start 等。 all 都不是可重入的。

我不知道 va_start 有任何此类问题，因为我一直认为它只是一些堆栈指针数学的宏。这里有什么我不知道的吗？如果有副作用，我不想更改此代码。

具体来说，有问题的函数看起来很像这样：

void write(const char *format, ...)
{
    mutex.Lock();
    va_list args;
    va_start(args, format);
    _write(format, args);
    va_end(args);
    mutex.Unlock();
}

这是从多个线程调用的。

Answer 1

就连续可重入而言（即，如果foo() 使用va_start，foo() 调用同样使用va_start 的bar() 是否安全），答案是没问题 - 只要因为va_list 实例不一样。标准说，

va_start 和 va_copy 宏都不应被调用来重新初始化 ap，而无需为同一个 ap 调用 va_end 宏。

所以，只要使用不同的va_list（上面称为ap）就可以了。

如果您所说的可重入是指线程安全的（我假设您是线程安全的，因为涉及互斥体），那么您需要查看具体的实现。由于 C 标准没有谈论多线程，所以这个问题实际上是由实现来确保的。我可以想象在一些古怪或小型架构上使va_start 线程安全可能很困难，但我认为如果您在现代主流平台上工作，您可能不会遇到任何问题。

在更主流的平台上，只要将不同的va_list 参数传递给va_start 宏，您应该不会有多个线程通过“相同”va_start 的问题。由于va_list 参数通常在堆栈上（因此不同的线程会有不同的实例），您通常会处理va_list 的不同实例。

我认为在您的示例中，可变参数使用不需要互斥锁。但是，如果是 write()，那么对 write() 调用进行序列化肯定是有意义的，这样您就不会有多个 write() 线程将彼此的输出搞砸了。

Answer 2

嗯，变量参数访问在 C 中实现的方式很明显，va_list 对象存储了一些内部状态。这使得它不能重入，这意味着在va_list 对象上调用va_start 将使之前的va_start 的效果无效。但更准确地说，C 明确禁止在“关闭”之前用va_end 调用的va_start 会话之前再次在va_list 对象上调用va_start。

va_list 对象应该以“非重叠”方式使用：va_start...va_end。之后，您可以在同一个 va_list 对象上执行另一个 va_start。但尝试重叠同一va_list 对象上的va_start...va_end 会话将不起作用。

P.S. 实际上，理论上，当然可以在任何基于会话的迭代器中实现一些基于 LIFO 的内部状态。 IE。理论上可以允许在同一个va_list 对象上嵌套va_start...va_end 会话（从而使其在这个意义上是可重入的）。但是 C 库规范没有提供类似的东西。

请注意，尽管在 C99 中 va_list 对象可以被 va_copy 复制。因此，如果您需要通过多个重叠的va_start...va_end 会话浏览相同的参数列表，您始终可以通过创建原始va_list 的多个独立副本来实现。

P.P.S. 查看您提供的代码示例...在这种情况下绝对不需要任何互斥锁（就va_list 的完整性而言）。并且不需要可重入的va_list 对象。您的代码非常好，没有任何互斥锁。它可以在多线程环境中正常工作。 va_... 组中的宏不会对实际的“堆栈指针”进行操作。相反，它们对完全独立的va_list 对象进行操作，该对象可用于迭代存储在堆栈中的值。您可以将其视为您自己的私有本地堆栈指针。每个调用你的函数的线程都将获得它自己的va_list 的副本，并在它自己的堆栈上进行迭代。线程之间不会有冲突。

Answer 3

在某些平台上 va_list 会出现重入问题，但在同一平台上，所有局部变量都有这样的问题。不过，我很好奇：您的 _write 函数期望做什么？如果它使用的是在调用 write 之前设置的参数，那么它本身可能会导致线程问题，除非（1）包含 _write 的对象的任何特定实例一次只能由一个线程使用，或者（2）所有使用对象进行 _write 的线程将需要相同的设置参数。