二十、Linux 进程与信号---非局部跳转

20.1 setjmp 和 longjmp 函数

20.1.1 函数介绍

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

• 函数功能：设置非局部跳转的跳转点（设置跳转点）
• 返回值：直接调用返回0，若从 longjmp 调用返回则返回0
• 这个函数会被执行两次，一次是自己本身使用的时候返回0，另一次再调用 longjump 的时候，此函数再返回 longjmp 中的 val 值

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

• 函数功能：进行非局部跳转，val 为返回值（具体完成跳转，例如goto）
• 参数：
  • @env：
    • 一个特殊类型 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。一般，env 变量是个全局变量，因为需从另一个函数中引用他。
• C程序缺乏异常处理的语法，可使用非局部跳转处理C程序的异常
• goto语句仅限于函数内部的跳转，而 longjmp 不限于

20.1.2 例子

　　process_jmp.c

 #include <setjmp.h>
 #include <unistd.h>
 #include <string.h>
 #include <stdio.h>
 #include <stdlib.h>
 
 #define TOK_ADD        5
 #define TOK_SUB        6
 
 void do_line(char *line);
 void cmd_add(void);
 void cmd_sub(void);
 int get_token(char *item);/* 获取分割字符 */
 
 char *prompt = "cal:"; /* 命令行提示符 */
 jmp_buf env;/* 跳转的 buf 结构 */
 
 int main(void)
 {
     ssize_t size = strlen(prompt) * sizeof(char);
     char buff[];
     ssize_t len;
 
     /* 设置跳转点 */
     /* setjmp 第一次执行成功返回0，调用 longjmp 后此处再返回 非0值 */
 26     if(setjmp(env) < 0) {
 27         perror("setjmp error");
 28         exit(1);
 29     }

     write(STDOUT_FILENO, prompt, size);
     while() {
         len = read(STDIN_FILENO, buff, );
         if(len < )    break;
 
         buff[len - ] = ;
         do_line(buff);
         write(STDOUT_FILENO, prompt, size);
     }
 
     return ;
 }
 
 void do_line(char *line)
 {
     int cmd = get_token(line);
 
     switch(cmd) {
         case TOK_ADD:
             cmd_add();
             break;
         case TOK_SUB:
             cmd_sub();
             break;
         default:
             fprintf(stderr, "error command\n");
     }
 
 }
 
 void cmd_add(void)
 {
     int i = get_token(NULL);
     int j = get_token(NULL);
     printf("result is %d\n", i + j);
 }
 
 void cmd_sub(void)
 {
     int i = get_token(NULL);
     int j = get_token(NULL);
     printf("result is %d\n", i - j);
 }
 
 static int is_number(char *item)
 {
     int len = strlen(item);
     int i;
 
     for(i = ; i < len; i++)
     {
         if(item[i] > '' || item[i] < '')
             return ;
     }
 
     return ;
 }
 
 int get_token(char *line)
 {
     /*
      * add 3 4
      */
     char *item = strtok(line, " ");
 
     if(line != NULL) {
         if(!strcmp("add", item))    return TOK_ADD;
         if(!strcmp("sub", item))    return TOK_SUB;
     } else {
         if(is_number(item)) {
             int i = atoi(item);
             return i;
         } else {
             fprintf(stderr, "arg not number\n");
             /* 如果输入的参数不正常，则让程序跳回到主函数执行下一次循环 */
             /* 进行非局部跳转 */
             longjmp(env, 1);// 跳转到 setjmp 处执行
         }
     }
 }

　　执行成功

　　

　　如果将红色部分注释掉，会发现打印 reasult is xx 数字，xx数字 是一个随机值，因为再 get_token 函数中，fprintf 后就没有做退出也没有做返回实际数字，那么函数运行完毕后，就会返回一个随机值来做加减运行，结果也就变为了一个随机值。

20.2 非局部跳转中，变量的使用

　　编译器优化编译后：

• 全局变量、静态变量和 volatile（易矢变量）
  • 不能恢复到原始值
• 寄存器变量
  • 可以恢复到原始值　　
• 自动变量潜在问题　　
  • 优化编译后可能会恢复
• malloc 变量
  • 与编译器优化有关，有的编译器进行优化编译会改变，有的编译器不会，具体看编译器优化　　　　

　　longjmp_val.c

 #include <setjmp.h>
 #include <stdio.h>
 #include <stdlib.h>
 #include <malloc.h>
 
 int g_val;
 
 jmp_buf env;
 
 /*
  * g_val：全局变量
  * s_val：静态变量
  * a_val：自动变量，即局部变量
  * r_val：寄存器变量
  * m_val：通过 malloc 分配的变量
  * v_val：易失变量
  */
 void fun1(int g_val, int s_val, int a_val, int r_val, int m_val, int v_val);
 
 void fun2();
 
 int main(void)
 {
     static int s_val;
     int a_val;
     register r_val;
     int *m_val = (int *)malloc(sizeof(int));
     volatile int v_val;
 
     g_val = ;
     s_val = ;
     a_val = ;
     r_val = ;
     *m_val = ;
     v_val = ;
 
     int k = ;
 
     if((k = setjmp(env)) < ) {
         perror("setjmp error");
         exit();
     } else if( k == ) {
         printf("after longjmp\n");
         printf("g_val %d, s_val %d, a_val %d r_val %d, m_val %d v_val %d\n",
                 g_val, s_val, a_val, r_val, *m_val, v_val);
         exit();
     }
 
     g_val = ;
     s_val = ;
     a_val = ;
     r_val = ;
     *m_val = ;
     v_val = ;
 
     fun1(g_val, s_val, a_val, r_val, *m_val, v_val);
 
     return ;
 }
 
 void fun1(int g_val, int s_val, int a_val, int r_val, int m_val, int v_val)
 {
     printf("before longjmp\n");
 
     printf("g_val %d, s_val %d, a_val %d r_val %d, m_val %d v_val %d\n",
             g_val, s_val, a_val, r_val, m_val, v_val);
 
     fun2();
 }
 
 void fun2()
 {
     longjmp(env, );
 }

　　不进行优化编译后执行：

　　

　　

　　优化编译后：