20.1 setjmp 和 longjmp 函數

20.1.1 函數介紹

#include <setjmp.h>
int setjmp(jmp_buf env);

• 函數功能：設置非局部跳轉的跳轉點（設置跳轉點）
• 返回值：直接調用返回0，若從 longjmp 調用返回則返回0
• 這個函數會被執行兩次，一次是自己本身使用的時候返回0，另一次再調用 longjump 的時候，此函數再返回 longjmp 中的 val 值

#include <setjmp.h>
void longjmp(jmp_buf env, int val);

• 函數功能：進行非局部跳轉，val 為返回值（具體完成跳轉，例如goto）
• 參數：
  • @env：
    • 一個特殊類型 jmp_buf。這一數據類型是某種形式的數組，其中存放在調用 longjmp 時能用來恢復棧狀態的所有信息。一般，env 變量是個全局變量，因為需從另一個函數中引用他。
• C程序缺乏異常處理的語法，可使用非局部跳轉處理C程序的異常
• goto語句僅限於函數內部的跳轉，而 longjmp 不限於

20.1.2 例子

　　process_jmp.c

  1 #include <setjmp.h>
  2 #include <unistd.h>
  3 #include <string.h>
  4 #include <stdio.h>
  5
 
 #include <stdlib.h>
  6 
  7 #define TOK_ADD        5
  8 #define TOK_SUB        6
  9 
 10 void do_line(char *line);
 11 void cmd_add(void);
 12 void cmd_sub(void);
 13 int get_token(char *item);/* 獲取分割字符 */
 14 
 15 char *prompt = "cal:"; /* 命令行提示符 */
 16 jmp_buf env;/* 跳轉的 buf 結構 */
 17 
 18 int main(void
 
)
 19 {
 20     ssize_t size = strlen(prompt) * sizeof(char);
 21     char buff[256];
 22     ssize_t len;
 23 
 24     /* 設置跳轉點 */
 25     /* setjmp 第一次執行成功返回0，調用 longjmp 後此處再返回 非0值 */
 26     if(setjmp(env) < 0) {
 27         perror("setjmp error");
 28         exit(1);
 29     }
 30 
 31     write(STDOUT_FILENO, prompt, size);
 32     while(1) {
 33         len = read(STDIN_FILENO, buff, 256);
 34         if(len < 0)    break;
 35 
 36         buff[len - 1] = 0;
 37         do_line(buff);
 38         write(STDOUT_FILENO, prompt, size);
 39     }
 40 
 41     return 0;
 42 }
 43 
 44 void do_line(char *line)
 45 {
 46     int cmd = get_token(line);
 47 
 48     switch(cmd) {
 49         case TOK_ADD:
 50             cmd_add();
 51             break;
 52         case TOK_SUB:
 53             cmd_sub();
 54             break;
 55         default:
 56             fprintf(stderr, "error command\n");
 57     }
 58 
 59 }
 60 
 61 void cmd_add(void)
 62 {
 63     int i = get_token(NULL);
 64     int j = get_token(NULL);
 65     printf("result is %d\n", i + j);
 66 }
 67 
 68 void cmd_sub(void)
 69 {
 70     int i = get_token(NULL);
 71     int j = get_token(NULL);
 72     printf("result is %d\n", i - j);
 73 }
 74 
 75 static int is_number(char *item)
 76 {
 77     int len = strlen(item);
 78     int i;
 79 
 80     for(i = 0; i < len; i++)
 81     {
 82         if(item[i] > ‘9‘ || item[i] < ‘0‘)
 83             return 0;
 84     }
 85 
 86     return 1;
 87 }
 88 
 89 int get_token(char *line)
 90 {
 91     /*
 92      * add 3 4
 93      */
 94     char *item = strtok(line, " ");
 95     
 96     if(line != NULL) {
 97         if(!strcmp("add", item))    return TOK_ADD;
 98         if(!strcmp("sub", item))    return TOK_SUB;
 99     } else {
100         if(is_number(item)) {
101             int i = atoi(item);
102             return i;
103         } else {
104             fprintf(stderr, "arg not number\n");
105             /* 如果輸入的參數不正常，則讓程序跳回到主函數執行下一次循環 */
106             /* 進行非局部跳轉 */
107             longjmp(env, 1);// 跳轉到 setjmp 處執行
108         }
109     }
110 }

　　執行成功

　　如果將紅色部分註釋掉，會發現打印 reasult is xx 數字，xx數字 是一個隨機值，因為再 get_token 函數中，fprintf 後就沒有做退出也沒有做返回實際數字，那麽函數運行完畢後，就會返回一個隨機值來做加減運行，結果也就變為了一個隨機值。

20.2 非局部跳轉中，變量的使用

　　編譯器優化編譯後：

• 全局變量、靜態變量和 volatile（易矢變量）
  • 不能恢復到原始值
• 寄存器變量
  • 可以恢復到原始值　　
• 自動變量潛在問題　　
  • 優化編譯後可能會恢復
• malloc 變量
  • 與編譯器優化有關，有的編譯器進行優化編譯會改變，有的編譯器不會，具體看編譯器優化　　　　

　　longjmp_val.c

 1 #include <setjmp.h>
 2 #include <stdio.h>
 3 #include <stdlib.h>
 4 #include <malloc.h>
 5 
 6 int g_val;
 7 
 8 jmp_buf env;
 9 
10 /*
11  * g_val：全局變量
12  * s_val：靜態變量
13  * a_val：自動變量，即局部變量
14  * r_val：寄存器變量
15  * m_val：通過 malloc 分配的變量
16  * v_val：易失變量
17  */
18 void fun1(int g_val, int s_val, int a_val, int r_val, int m_val, int v_val);
19 
20 void fun2();
21 
22 int main(void)
23 {
24     static int s_val;
25     int a_val;
26     register r_val;
27     int *m_val = (int *)malloc(sizeof(int));
28     volatile int v_val;
29 
30     g_val = 1;
31     s_val = 2;
32     a_val = 3;
33     r_val = 4;
34     *m_val = 5;
35     v_val = 6;
36 
37     int k = 0;
38 
39     if((k = setjmp(env)) < 0) {
40         perror("setjmp error");
41         exit(1);
42     } else if( k == 1) {
43         printf("after longjmp\n");
44         printf("g_val %d, s_val %d, a_val %d r_val %d, m_val %d v_val %d\n",
45                 g_val, s_val, a_val, r_val, *m_val, v_val);
46         exit(0);
47     }
48 
49     g_val = 10;
50     s_val = 20;
51     a_val = 30;
52     r_val = 40;
53     *m_val = 50;
54     v_val = 60;
55 
56     fun1(g_val, s_val, a_val, r_val, *m_val, v_val);
57 
58     return 0;
59 }
60 
61 
62 void fun1(int g_val, int s_val, int a_val, int r_val, int m_val, int v_val)
63 {
64     printf("before longjmp\n");
65 
66     printf("g_val %d, s_val %d, a_val %d r_val %d, m_val %d v_val %d\n",
67             g_val, s_val, a_val, r_val, m_val, v_val);
68 
69     fun2();
70 }
71 
72 void fun2()
73 {
74     longjmp(env, 1);
75 }

　　不進行優化編譯後執行：

　　優化編譯後：

二十、Linux 進程與信號---非局部跳轉