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setjmp和longjmp函数

2018年04月23日 ⁄ 综合 ⁄ 共 2441字 ⁄ 字号 评论关闭

先看一道sony中国的笔试题:

#include<stdio.h>
#include<setjmp.h>

static jmp_buf buf;
int main()
{
	volatile int b;
	b = 3;
	if(setjmp(buf)!= 0 )
	{
		printf("%d\n",b);
		exit(0);
	}

	b = 5;
	longjmp(buf,1);

}

非局部跳转语句---setjmp和longjmp函数。非局部指的是,这不是由普通C语言goto,语句在一个函数内实施的跳转,而是在栈上跳过若干调用帧,返回到当前函数调用路径上的某一个函数中。这两个函数包含在头文件<setjmp.h>中。
int setjmp(jmp_buf env);
返回值:若直接调用则返回0,若从longjmp调用返回则返回非0值
void longjmp(jmp_buf env,int val);
在希望返回到的位置调用setjmp,此位置在main函数中,因为直接调用该函数,所以其返回值为0.setjmp参数evn的类型是一个特殊的类型jmp_buf,这一数据类型是某种形式的数组,其中存放在调用longjmp时能用来恢复栈状态的所有信息。因为需要在另一个函数中引用env变量,所以规范的处理方式是将env变量定义为全局变量。
当检查到一个错误时,则以两个参数调用longjmp函数,第一个就是在调用setjmp时所用的env,第二个参数是具有非0值的val,它将成为从setjmp处返回的值。使用第二个参数的原因是对于一个setjmp可以有多个longjmp。
    setjmp 函数用于保存程序的运行时的堆栈环境,接下来的其它地方,你可以通过调用longjmp函数来恢复先前被保存的程序堆栈环境。当setjmp和 longjmp组合一起使用时,它们能提供一种在程序中实现“非本地局部跳转”("non-local goto")的机制。并且这种机制常常被用于来实现,把程序的控制流传递到错误处理模块之中;或者程序中不采用正常的返回(return)语句,或函数的正常调用等方法,而使程序能被恢复到先前的一个调用例程(也即函数)中。
    对setjmp函数的调用时,会保存程序当前的堆栈环境到env参数中;接下来调用longjmp时,会根据这个曾经保存的变量来恢复先前的环境,并且当前的程序控制流,会因此而返回到先前调用setjmp时的程序执行点。此时,在接下来的控制流的例程中,所能访问的所有的变量(除寄存器类型的变量以外),包含了longjmp函数调用时,所拥有的变量。
如何实现异常处理
    首先设置一个跳转点(setjmp() 函数可以实现这一功能),然后在其后的代码中任意地方调用 longjmp() 跳转回这个跳转点上,以此来实现当发生异常时,转到处理异常的程序上,在其后的介绍中将介绍如何实现。 setjmp() 为跳转返回保存现场并为异常提供处理程序,longjmp() 则进行跳转(抛出异常),setjmp() 与 longjmp() 可以在函数间进行跳转,这就像一个全局的 goto 语句,可以跨函数跳转。

下面我们可以看一个简单的例子:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <setjmp.h>
#include <string.h>

void fun1(void);
void fun2(void);
jmp_buf jmpbuffer;

int main(void)
{
    int i = 0;
    int j = 0;
    i = setjmp(jmpbuffer);
    if(i==0)
    {
        printf("first run\n");
        fun1();
        fun2();
    }
    else
    {
		switch(i)
		{   
		case 1:
			printf("In fun1 \n");
			break;
		case 2:
			printf("In fun2\n");
			break;
		default:
			printf("unkown error\n");
			break;
		}
        exit(0);
	}

	return 0;
} 

void fun1(void)
{
    char *s = "hello";
    char *s1 = "Hello";
    if(strcmp(s,s1)!=0)
    longjmp(jmpbuffer,1);
}

void fun2(void)
{
    char *s = "world";
    if(strcmp(s,"World")!=0)
    longjmp(jmpbuffer,2);
}


在使用longjmp跳转到setjmp中时,程序主动的退出了。相当于抛出一个异常退出。其实这两个函数可以模拟C++中的异常函数。
使用setjmp和longjmp要注意以下几点:
  1、setjmp与longjmp结合使用时,它们必须有严格的先后执行顺序,也即先调用setjmp函数,之后再调用longjmp函数,以恢复到先前被保存的“程序执行点”。否则,如果在setjmp调用之前,执行longjmp函数,将导致程序的执行流变的不可预测,很容易导致程序崩溃而退出
   2、不要假设寄存器类型的变量将总会保持不变。在调用longjmp之后,通过setjmp所返回的控制流中,程序中寄存器类型的变量将不会被恢复。寄存器类型的变量,是指为了提高程序的运行效率,变量不被保存在内存中,而是直接被保存在寄存器中。寄存器类型的变量一般都是临时变量,在C语言中,通过register定义,或直接嵌入汇编代码的程序。这种类型的变量。
    longjmp必须在setjmp调用之后,而且longjmp必须在setjmp的作用域之内。具体来说,在一个函数中使用setjmp来初始化一个全局标号,然后只要该函数未曾返回,那么在其它任何地方都可以通过longjmp调用来跳转到 setjmp的下一条语句执行。实际上setjmp函数将发生调用处的局部环境保存在了一个jmp_buf的结构当中,只要主调函数中对应的内存未曾释放 (函数返回时局部内存就失效了),那么在调用longjmp的时候就可以根据已保存的jmp_buf参数恢复到setjmp的地方执行。

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