在C 語言中，我們不能使用 goto 語句來跳轉到另一個函式中的某個 label 處；但提供了兩個函式——setjmp 和 longjmp來完成這種型別的分支跳轉。後面我們會看到這兩個函式在處理異常上面的非常有用。

setjmp 和 longjmp 使用方法

在一個函式內進行跳轉，可以使用 goto 語句(幾乎所有國內教材都一刀切地教大家儘量不要使用它，但在我看來，這根本不是語言的問題，而是使用該語言的人，看看 Linux 核心中遍地是 goto 語句的應用吧！）但如果從一個函式內跳轉到另一個函式的某處，goto 是不能完成的，那該如何實現呢？

函式間跳轉原理

我們要實現的一個 GOTO 語句（我自己定義的），能實現在函式間進行任意跳轉，如下例，在函式 g() 中有條語句GOTO Label; 可以跳轉到 f() 函式的 Label: 標籤所指向的位置，那麼我們該如何實現呢？

void f()
{
    //...
    Label:
    //...
}

void g()
{
    //...
    GOTO Label;
    //...
}

首先我們要知道，實現這種型別的跳轉，和作業系統中任務切換的上下文切換有點類似，我們只需要恢復 Label 標籤處函式上下文即可。函式的上下文包括以下內容：

• 函式棧幀，主要是棧幀指標BP和棧頂指標SP
• 程式指標PC，此處為指向 Label 語句的地址
• 其它暫存器，這是和體系相關的，在 x86 體系下需要儲存有的 AX/BX/CX 等等 callee-regs。

這樣，在執行 GOTO Label; 這條語句，我們恢復 Label 處的上下文，即完成跳轉到 Label 處的功能。

如果你讀過 Linux 作業系統程序切換的原始碼，你會很明白 Linux 會把程序的上下文儲存在 task_struct 結構體中，切換時直接恢復。這裡我們也可以這樣做，將 Label 處的函式上下文儲存在某個結構體中，但執行到 GOTO Label 語句時，我們從該結構體中恢復函式的上下文。

這就是函式間進行跳轉的基本原理，而 C 語言中 setjmp 和 longjmp 就為我們完成了這樣的儲存上下文和切換上下文的工作。

函式原型

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

• setjmp 函式的功能是將函式在此處的上下文儲存在 jmp_buf 結構體中，以供 longjmp 從此結構體中恢復。

• 引數 env 即為儲存上下文的 jmp_buf 結構體變數；
  如果直接呼叫該函式，返回值為 0； 若該函式從 longjmp 呼叫返回，返回值為非零，由 longjmp 函式提供。根據函式的返回值，我們就可以知道 setjmp 函式呼叫是第一次直接呼叫，還是由其它地方跳轉過來的。

void longjmp(jmp_buf env, int val);

longjmp 函式的功能是從 jmp_buf 結構體中恢復由 setjmp 函式儲存的上下文，該函式不返回，而是從 setjmp 函式中返回。

• 引數 env 是由 setjmp 函式儲存過的上下文。
• 引數 val 表示從 longjmp 函式傳遞給 setjmp 函式的返回值，如果 val 值為0， setjmp 將會返回1，否則返回 val。
  longjmp 不直接返回，而是從 setjmp 函式中返回，longjmp 執行完之後，程式就像剛從 setjmp 函式返回一樣。

#include <setjmp.h>
int main()
{
237     jmp_buf env;
238     int i;
239                                                                                                                         
240     i = setjmp(env);
241     printf("i=%d\n", i);
242     if (i!=0) exit(0);
243     longjmp(env, 3);
244     printf("This line does not get printed\n");
}

程式執行結果：
i = 0
i = 3

C 語言異常處理

Java、C# 等面嚮物件語言中都有異常處理的機制，如下就是典型的 Java 中異常處理的程式碼，兩個數相除，如果被除數為0丟擲異常，在函式 f() 中可以獲取該異常並進行處理：

double divide(double to, double by) throws Bad {
    if(by == 0)
        throw new Bad ("Cannot / 0");
    return to / by;
}

void f() {
    try {
        divide(2, 0);
        //...   
    } catch (Bad e) {
        print(e.getMessage());
    }
    print("done");
}

在 C 語言中雖然沒有類似的異常處理機制，但是我們可以使用 setjmp 和 longjmp 來模擬實現該功能，這也是這兩個函式的一個重要的應用：

static jmp_buf env;

double divide(double to, double by)
{
    if(by == 0)
        longjmp(env, 1);
    return to / by;
}

void f() 
{
    if (setjmp(env) == 0)
        divide(2, 0);
    else
        printf("Cannot / 0");
    printf("done");
}

如果複雜一點，可以根據 longjmp 傳遞的返回值來判斷各種不同的異常，來進行區別的處理，程式碼結構如下：

switch(setjmp(env)):
    case 0:         //default
        //...
    case 1:         //exception 1
        //...
    case 2:         //exception 2
        //...
    //...

關於使用 C 語言來處理異常，可以參見這篇文章，介紹了更多複雜的結構，但無外乎就是 setjmp 和 longjmp 的應用。