setjump_and_longjump

setjump_and_longjump

setjump和longjump函数及使用注意事项，C语言setjump和longjump函数详解

前面已经阐述过，对错误处理而言，goto 语句只能是在函数的局部作用域内跳转，而不能实现跨函数跳转。但在实际错误处理中，经常会遇到这样的场景：在一个深度嵌套的函数调用中发生了错误，需要放弃当前任务，从多层函数调用中返回，并且在较高层级的函数中继续执行（或许是在 main() 函数中）。要做到这一点，可以让每个函数都返回一个状态值，由函数的调用者检查并做相应处理。

很显然，遇到这种场景，goto 语句就显得无能为力了，而 setjmp 宏和 longjmp 函数组合就提供了这一功能，它们能够提供一种在程序中实现“非本地局部跳转”（non-local goto）的机制。其原型定义如下：

int setjmp(jmp_buf env);
void longjmp(jmp_buf env, int value);

从上面的原型定义中可以看出，setjmp 宏与 longjmp 函数都使用 jmp_buf 结构作为形参以保存程序当前的堆栈环境，它们的调用关系是这样的：

程序首先需要调用 setjmp 宏函数来初始化 jmp_buf 结构体变量 env，并将当前的堆栈环境信息存入 env 中，为以后调用 longjmp 函数恢复原来环境信息时使用。如果是直接调用 setjmp，那么它的返回值为 0；如果由于调用 longjmp 函数而调用 setjmp，那么它的返回值为非 0。由此可见，setjmp 宏函数能返回两次：

• 第一次是初始化时，返回值为 0。
• 第二次则是在遇到 longjmp 函数调用后，longjmp 函数将使 setjmp 发生第二次返回，返回值由 longjmp 函数的第二个参数给出，返回值为非 0。

相对于 setjmp 函数用于保存程序的运行时的当前堆栈环境，longjmp 函数则用于恢复在先前程序中调用 setjmp 函数时所保存的堆栈环境。当调用 longjmp 函数时，它会根据变量 env 所保存的堆栈环境来恢复先前的环境。与此同时，longjmp 函数的 value 参数值会被 setjmp 函数返回，程序继续得以执行。如下面的示例代码所示：

#include <stdio.h>
#include <setjmp.h>
jmp_buf buf;
void F2(void)
{
    printf("F2()\n");
    longjmp(buf,1);
}
void F1(void)
{
    F2();
    printf("F1()\n");
}
int main(void)
{
    int jmpret = setjmp(buf);
    if(!jmpret)
    {
        F1();
    }
    else
    {
        printf("继续执行main\n");
    }
    return 0;
}

运行结果为：
F2()
继续执行main

从上面的代码中可以看出，对 goto 语句而言，setjmp 宏与 longjmp 函数不仅能够实现跨函数的全局跳转，而且其错误处理方式也比 goto 语句优雅得多。但是，在使用 setjmp 宏与 longjmp 函数进行错误处理时，必须注意如下两点。

• 1 setjmp 宏与 longjmp 函数组合使用时，它们必须有严格的先后执行顺序。
  也就是说，必须先调用 setjmp 来初始化 jmp_buf 结构体变量 env 之后，才能够调用 longjmp 函数来恢复到先前被保存的堆栈环境（即程序执行点）。如果在 setjmp 调用之前执行 longjmp 函数，那么将导致程序的执行流变得不可预测，很容易导致程序崩溃而退出。

• 2 longjmp函数必须在setjmp的作用域之内。
  在一个函数中使用 setjmp 来初始化一个全局变量（jmp_buf buf）buf 之后，只要这个函数没有被返回，那么在其他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。也就是说，setjmp 将发生调用处的局部堆栈环境保存在一个 jmp_buf 结构体变量 env 中，只要主调函数中对应的内存未曾释放，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。

其实，从上面的程序示例代码中不难看出，如果说 goto 语句使程序变得难以阅读，那么 setjmp 宏与 longjmp 函数组合这种非局部跳转会让整个代码的糟糕程度增加一个数量级，因为它能在程序中的任意多个函数间传递控制。因此，应当谨慎使用它们，尽可能避免在实际编码中使用 setjmp 宏与 longjmp 函数组合。尽管如此，在编写信号处理器时，它们偶尔还是会派上用场的。

最后，需要注意的是，无论使用什么样的错误处理方式，都不要忘记发现程序中错误的最好方法其实是执行程序，对代码进行逐条跟踪，这样可以观察数据在函数中的流动，同时检查出类似于上溢和下溢错误、数据转换错误、NULL 指针错误、错误的内存单元、用 = 代替 ==、运算优先级错误、逻辑运算等错误。