将 va_list 变量放入...变量参数列表（！）

Question

我想设计一个带有可变数量参数的函数，其中一个参数本身就是va_list；但是我的代码出了点问题，我不明白是什么......

警告——我的问题不是设计代码做我想做的事情（我找到了绕过问题的方法），而只是了解我做错了什么......

为了解释我的问题，让我们从一个简单的例子开始：即一个函数ffprintf，它的作用类似于fprintf，但将其内容写入多个字符串，其编号由@987654324的第一个参数表示@，其身份由下一个参数给出（这些参数的数量可能因一次调用而异，因此您必须使用可变参数列表）。这样的函数可以这样使用：

FILE *stream0, *stream1, *stream2;
int a, b;
ffprintf (3, stream0, stream1, stream2, "%d divided by %d worths %f", a, b, (double)a / b);

它的代码是：

void ffprintf (int z, ...)
 {va_list vlist, auxvlist;
  FILE **streams = malloc (z * sizeof(FILE *));
  va_start (vlist, z);
  for (int i = 0; i < z; ++i)
   {streams[i] = va_arg (vlist, FILE *); // Getting the next stream argument
   }
  char const *format = va_arg (vlist, char const *); // Getting the format argument
  for (int i = 0; i < z; ++i)
   {va_copy (auxvlist, vlist); // You have to work on a copy "auxvlist" of "vlist", for otherwise "vlist" would be altered by the next line
    vfprintf (streams[i], format, auxvlist);
    va_end (auxvlist);
   }
  va_end (vlist);
  free (streams);
 }

效果很好。现在，还有标准函数vfprintf，其原型是vfprintf (FILE *stream, char const* format, va_list vlist);，您可以像这样使用它来创建另一个具有可变参数列表的函数：

void fprintf_variant (FILE *stream, char const* format, ...)
 {
  va_list vlist;
  va_start (vlist, format);
  vfprintf (stream, format, vlist);
  va_end (vlist);
 }

这也很好用。现在，我的目标是将这两种想法结合起来创建一个函数，我将其命名为vffprintf，您可以像这样使用它：

FILE *stream0, *stream1, *stream2;
void fprintf_onto_streams012 (char const *format, ...)
 {va_list vlist;
  va_start (vlist, format);
  vffprintf (3, stream0, stream1, stream2, format, vlist);
  va_end (vlist);
 }

我设计了如下代码：

void vffprintf (int z, ...)
 {va_list vlist, auxvlist, auxauxvlist;
  va_start (vlist, z);
  FILE **streams = malloc (z * sizeof(FILE *));
  for (int i = 0; i < z; ++i)
   {streams[i] = va_arg (vlist, FILE *);
   }
  char const *format = va_arg (vlist, char const *);
  va_copy (auxvlist, va_arg (vlist, va_list)); // Here I get the next argument of "vlist", knowing that this argument is of "va_list" type
  for (int i = 0; i < z; ++i)
   {va_copy (auxauxvlist, auxvlist);
    vfprintf (streams[i], format, auxvlist);
    va_end (auxauxvlist);
   }
  va_end (auxvlist);
  va_end (vlist);
  free (streams);
 }

这段代码可以顺利编译，但不能正常工作...例如，如果我编写以下完整代码：

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

void vffprintf (int z, ...)
 {va_list vlist, auxvlist, auxauxvlist;
  FILE **streams = malloc (z * sizeof(FILE *));
  va_start (vlist, z);
  for (int i = 0; i < z; ++i)
   {streams[i] = va_arg (vlist, FILE *);
   }
  char const *format = va_arg (vlist, char const *);
  va_copy (auxvlist, va_arg (vlist, va_list));
  for (int i = 0; i < z; ++i)
   {va_copy (auxauxvlist, auxvlist);
    vfprintf (streams[i], format, auxauxvlist);
    va_end (auxauxvlist);
   }
  va_end (auxvlist);
  va_end (vlist);
  free (streams);
 }

void printf_variant (char const *format, ...)
 {va_list vlist;
  va_start (vlist, format);
  vffprintf (1, stdout, format, vlist);
  va_end (vlist);
 }

int main (void)
 {printf_variant ("Ramanujan's number is %d.\n", 1729);
  return 0;
 }

我得到一个段错误！...为什么？！

P.-S.：很抱歉这个很长的问题；但我希望它非常清楚，因为它相当技术性......

P.-S.2：对于这个问题，我特意使用了标签“va-list”和“variableargumentlists”，因为我感兴趣的是va_list，被视为一种类型，在里面一个（其他）变量参数列表，视为一个列表...所以这里实际上是两个不同的概念。

Answer 1

C11（N1570）终稿中va_arg的描述包含（type为第二个参数）：

如果 type 与实际下一个参数的 type 不兼容（根据默认参数提升），则行为未定义

va_list 允许为数组类型（标准要求它是所谓的“完整对象类型”），您的实现似乎利用了这种可能性。您可能知道，在 C 中，数组不能作为参数传递，因为它们会衰减为指针，并且此类指针的类型与原始数组类型不兼容。

例如：int * 与 int [1] 不兼容。因此，如果您确实需要可移植地传递一个数组或 va_list，则使用 va_list 成员定义一个 struct 并传递它（参见 Why can't we pass arrays to function by value?）。

Answer 2

void vffprintf (int z, ...)
 {
  //...
  va_copy (auxvlist, va_arg (vlist, va_list));//this line has the problem 
   //...
 } 

只需像这样快速而棘手的方法，它就会起作用。

  void vffprintf (int z, ...)
 {
  //...
  va_copy (auxvlist, va_arg (vlist, void*));
   //...
 }

这里有一些关于var_arg 和va_list 的参考资料，应该提供了详细而透彻的解释。

1) Pass va_list or pointer to va_list?

2) Is GCC mishandling a pointer to a va_list passed to a function?

3)What is the format of the x86_64 va_list structure?

希望他们有所帮助。

Answer 3

如果你想使用 va_arg() 检索它，你可能需要将类型 va_list 包装到一个结构中：

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

typedef struct
{
    va_list list ;  
} my_list ;

void vffprintf (int z, ...)
 {my_list vlist, auxvlist, auxauxvlist;
  FILE **streams = malloc (z * sizeof(FILE *));
  va_start (vlist.list, z);
  for (int i = 0; i < z; ++i)
   {streams[i] = va_arg (vlist.list, FILE *);
   }
  char const *format = va_arg (vlist.list, char const *);
  my_list parent = va_arg (vlist.list, my_list) ;
  va_copy (auxvlist.list, parent.list );
  for (int i = 0; i < z; ++i)
   {va_copy (auxauxvlist.list, auxvlist.list);
    vfprintf (streams[i], format, auxauxvlist.list);
    va_end (auxauxvlist.list);
   }
  va_end (auxvlist.list);
  va_end (vlist.list);
  free (streams);
 }

void printf_variant (char const *format, ...)
 {my_list vlist;
  va_start (vlist.list, format);
  vffprintf (1, stdout , format, vlist);
  va_end (vlist.list);
 }

int main (void)
 {printf_variant ("Ramanujan's number is %d.\n", 1729 );
  return 0;
 }

问题源于数组和同类型指针不兼容，va_list定义为数组。然后您尝试获取该类型：

va_arg (vlist, va_list)

所以你告诉va_arg 你得到了一个数组，但实际上传递的va_list 已经衰减为一个指针。你应该使用va_list的指针版本，但是你不知道va_list的真正定义，所以你无法获得它的指针版本。

解决方案是将va_list 包装成一个你控制的类型，一个结构体。