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第17集 全面了解setjmp与longjmp的使用

时间:2009-12-04 22:56 点击:852次 字体:[ ]




  上一篇文章对setjmp函数与longjmp函数有了较全面的了解,尤其是这两个函数的作用,函数所完成的功能,以及将setjmp函数与longjmp函数组合起来,实现异常处理机制时,程序模块控制流的执行过程等。这里更深入一步,将对setjmp与longjmp的具体使用方法和适用的场合,进行一个非常全面的阐述。

  另外请特别注意,setjmp函数与longjmp函数总是组合起来使用,它们是紧密相关的一对操作,只有将它们结合起来使用,才能达到程序控制流有效转移的目的,才能按照程序员的预先设计的意图,去实现对程序中可能出现的异常进行集中处理。

  与goto语句的作用类似,它能实现本地的跳转

  这种情况容易理解,不过还是列举出一个示例程序吧!如下:

  void main( void )

  {

  int jmpret;

  jmpret = setjmp( mark );

  if( jmpret == 0 )

  {

  // 其它代码的执行

  // 判断程序远行中,是否出现错误,如果有错误,则跳转!

  if(1) longjmp(mark, 1);

  // 其它代码的执行

  // 判断程序远行中,是否出现错误,如果有错误,则跳转!

  if(2) longjmp(mark, 2);

  // 其它代码的执行

  // 判断程序远行中,是否出现错误,如果有错误,则跳转!

  if(-1) longjmp(mark, -1);

  // 其它代码的执行

  }

  else

  {

  // 错误处理模块

  switch (jmpret)

  {

  case 1:

  printf( "Error 1\n");

  break;

  case 2:

  printf( "Error 2\n");

  break;

  case 3:

  printf( "Error 3\n");

  break;

  default :

  printf( "Unknown Error");

  break;

  }

  exit(0);

  }

  return;

  }

  上面的例程非常地简单,其中程序中使用到了异常处理的机制,这使得程序的代码非常紧凑、清晰,易于理解。在程序运行过程中,当异常情况出现后,控制流是进行了一个本地跳转(进入到异常处理的代码模块,是在同一个函数的内部),这种情况其实也可以用goto语句来予以很好的实现,但是,显然setjmp与longjmp的方式,更为严谨一些,也更为友善。程序的执行流如图17-1所示。

   第17集 全面了解setjmp与longjmp的使用_www.fengfly.com

  setjmp与longjmp相结合,实现程序的非本地的跳转

  呵呵!这就是goto语句所不能实现的。也正因为如此,所以才说在C语言中,setjmp与longjmp相结合的方式,它提供了真正意义上的异常处理机制。其实上一篇文章中的那个例程,已经演示了longjmp函数的非本地跳转的场景。这里为了更清晰演示本地跳转与非本地跳转,这两者之间的区别,我们在上面刚才的那个例程基础上,进行很小的一点改动,代码如下:

  void Func1()

  {

  // 其它代码的执行

  // 判断程序远行中,是否出现错误,如果有错误,则跳转!

  if(1) longjmp(mark, 1);

  }

  void Func2()

  {

  // 其它代码的执行

  // 判断程序远行中,是否出现错误,如果有错误,则跳转!

  if(2) longjmp(mark, 2);

  }

  void Func3()

  {

  // 其它代码的执行

  // 判断程序远行中,是否出现错误,如果有错误,则跳转!

  if(-1) longjmp(mark, -1);

  }

  void main( void )

  {

  int jmpret;

  jmpret = setjmp( mark );

  if( jmpret == 0 )

  {

  // 其它代码的执行

  // 下面的这些函数执行过程中,有可能出现异常

  Func1();

  Func2();

  Func3();

  // 其它代码的执行

  }

  else

  {

  // 错误处理模块

  switch (jmpret)

  {

  case 1:

  printf( "Error 1\n");

  break;

  case 2:

  printf( "Error 2\n");

  break;

  case 3:

  printf( "Error 3\n");

  break;

  default :

  printf( "Unknown Error");

  break;

  }

  exit(0);

  }

  return;

  }

  回顾一下,这与C++中提供的异常处理模型是不是很相近。异常的传递是可以跨越一个或多个函数。这的确为C程序员提供了一种较完善的异常处理编程的机制或手段。

  setjmp和longjmp使用时,需要特别注意的事情

  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。请看示例程序,代码如下:

  class Test

  {

  public:

  Test() {printf("构造对象\n");}

  ~Test() {printf("析构对象\n");}

  }obj;

  //注意,上面声明了一个全局变量obj

  void main( void )

  {

  int jmpret;

  // 注意,这里将会导致程序崩溃,无条件退出

  Func1();

  while(1);

  jmpret = setjmp( mark );

  if( jmpret == 0 )

  {

  // 其它代码的执行

  // 下面的这些函数执行过程中,有可能出现异常

  Func1();

  Func2();

  Func3();

  // 其它代码的执行

  }

  else

  {

  // 错误处理模块

  switch (jmpret)

  {

  case 1:

  printf( "Error 1\n");

  break;

  case 2:

  printf( "Error 2\n");

  break;

  case 3:

  printf( "Error 3\n");

  break;

  default :

  printf( "Unknown Error");

  break;

  }

  exit(0);

  }

  return;

  }

  上面的程序运行结果,如下:

  构造对象

  Press any key to continue

  的确,上面程序崩溃了,由于在Func1()函数内,调用了longjmp,但此时程序还没有调用setjmp来保存一个程序执行点。因此,程序的执行流变的不可预测。这样导致的程序后果是非常严重的,例如说,上面的程序中,有一个对象被构造了,但程序崩溃退出时,它的析构函数并没有被系统来调用,得以清除一些必要的资源。所以这样的程序是非常危险的。(另外请注意,上面的程序是一个C++程序,所以大家演示并测试这个例程时,把源文件的扩展名改为xxx.cpp)。

  2、除了要求先调用setjmp函数,之后再调用longjmp函数(也即longjmp必须有对应的setjmp函数)之外。另外,还有一个很重要的规则,那就是longjmp的调用是有一定域范围要求的。这未免太抽象了,还是先看一个示例,如下:

  int Sub_Func()

  {

  int jmpret, be_modify;

  be_modify = 0;

  jmpret = setjmp( mark );

  if( jmpret == 0 )

  {

  // 其它代码的执行

  }

  else

  {

  // 错误处理模块

  switch (jmpret)

  {

  case 1:

  printf( "Error 1\n");

  break;

  case 2:

  printf( "Error 2\n");

  break;

  case 3:

  printf( "Error 3\n");

  break;

  default :

  printf( "Unknown Error");

  break;

  }

  //注意这一语句,程序有条件地退出

  if (be_modify==0) exit(0);

  }

  return jmpret;

  }

  void main( void )

  {

  Sub_Func();

  // 注意,虽然longjmp的调用是在setjmp之后,但是它超出了setjmp的作用范围。

  longjmp(mark, 1);

  }

  如果你运行或调试(单步跟踪)一下上面程序,发现它真是挺神奇的,居然longjmp执行时,程序还能够返回到setjmp的执行点,程序正常退出。但是这就说明了上面的这个例程的没有问题吗?我们对这个程序小改一下,如下:

  int Sub_Func()

  {

  // 注意,这里改动了一点

  int be_modify, jmpret;

  be_modify = 0;

  jmpret = setjmp( mark );

  if( jmpret == 0 )

  {

  // 其它代码的执行

  }

  else

  {

  // 错误处理模块

  switch (jmpret)

  {

  case 1:

  printf( "Error 1\n");

  break;

  case 2:

  printf( "Error 2\n");

  break;

  case 3:

  printf( "Error 3\n");

  break;

  default :

  printf( "Unknown Error");

  break;

  }

  //注意这一语句,程序有条件地退出

  if (be_modify==0) exit(0);

  }

  return jmpret;

  }

  void main( void )

  {

  Sub_Func();

  // 注意,虽然longjmp的调用是在setjmp之后,但是它超出了setjmp的作用范围。

  longjmp(mark, 1);

  }

  运行或调试(单步跟踪)上面的程序,发现它崩溃了,为什么?这就是因为,“在调用setjmp的函数返回之前,调用longjmp,否则结果不可预料”(这在上一篇文章中已经提到过,MSDN中做了特别的说明)。为什么这样做会导致不可预料?其实仔细想想,原因也很简单,那就是因为,当setjmp函数调用时,它保存的程序执行点环境,只应该在当前的函数作用域以内(或以后)才会有效。如果函数返回到了上层(或更上层)的函数环境中,那么setjmp保存的程序的环境也将会无效,因为堆栈中的数据此时将可能发生覆盖,所以当然会导致不可预料的执行后果。

  3、不要假象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,例程中寄存器类型的变量将不会被恢复。(MSDN中做了特别的说明,上一篇文章中,这也已经提到过)。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。这种类型的变量一般很少采用,所以在使用setjmp和longjmp时,基本上不用考虑到这一点。

  4、MSDN中还做了特别的说明,“在C++程序中,小心对setjmp和longjmp的使用,因为setjmp和longjmp并不能很好地支持C++中面向对象的语义。因此在C++程序中,使用C++提供的异常处理机制将会更加安全。”虽然说C++能非常好的兼容C,但是这并非是100%的完全兼容。例如,这里就是一个很好的例子,在C++程序中,它不能很好地与setjmp和longjmp和平共处。在后面的一些文章中,有关专门讨论C++如何兼容支持C语言中的异常处理机制时,会做详细深入的研究,这里暂且跳过。

  总结

  主人公阿愚现在对setjmp与longjmp已经是非常钦佩了,虽然它没有C++中提供的异常处理模型那么好用,但是毕竟在C语言中,有这么好用的东东,已经是非常不错了。为了更上一层楼,使setjmp与longjmp更接近C++中提供的异常处理模型(也即try()catch()语法)。阿愚找到了不少非常有价值的资料。不要错过,继续到下一篇文章中去吧!让程序员朋友们“玩转setjmp与longjmp”,Let’s go!



本文地址 : http://www.fengfly.com/plus/view-159890-1.html
标签: setjmp longjmp
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