C 标准库 - <setjmp.h>

简介

setjmp.h 头文件定义了宏 setjmp()、函数 longjmp() 和变量类型 jmp_buf,该变量类型会绕过正常的函数调用和返回规则。

<setjmp.h> 是 C 标准库中的一个头文件,提供了一组函数和宏,用于非本地跳转(即从一个函数跳转到另一个之前调用过的函数,而不需要正常的函数返回机制)。这种机制通常用于错误处理、异常处理或者跳出深层嵌套的循环或递归。

库变量

下面列出了头文件 setjmp.h 中定义的变量:

序号变量 & 描述
1jmp_buf

jmp_buf 是一个数据类型,用于保存调用环境,包括栈指针、指令指针和寄存器等。在执行 setjmp() 时,这些环境信息会被保存到 jmp_buf 类型的变量中。

库宏

下面是这个库中定义的唯一的一个宏:

序号宏 & 描述
1int setjmp(jmp_buf environment)
这个宏把当前环境保存在变量 environment 中,以便函数 longjmp() 后续使用。如果这个宏直接从宏调用中返回,则它会返回零,但是如果它从 longjmp() 函数调用中返回,则它会返回一个非零值。

库函数

下面是头文件 setjmp.h 中定义的唯一的一个函数:

序号函数 & 描述
1void longjmp(jmp_buf environment, int value)
该函数恢复最近一次调用 setjmp() 宏时保存的环境,jmp_buf 参数的设置是由之前调用 setjmp() 生成的。

实例

以下示例展示了如何使用 setjmp() 和 longjmp() 实现非本地跳转:

实例

#include <stdio.h>
#include <setjmp.h>

jmp_buf env;

void second() {
    printf("Entering second()\n");
    longjmp(env, 1);
    printf("This line will never be executed\n");
}

void first() {
    printf("Entering first()\n");
    if (setjmp(env) == 0) {
        printf("Calling second() from first()\n");
        second();
    } else {
        printf("Returned to first() from second() using longjmp\n");
    }
    printf("Exiting first()\n");
}

int main() {
    printf("Starting main()\n");
    first();
    printf("Exiting main()\n");
    return 0;
}

运行上述程序将输出类似以下内容:

Starting main()
Entering first()
Calling second() from first()
Entering second()
Returned to first() from second() using longjmp
Exiting first()
Exiting main()

代码解析

  • jmp_buf env:定义一个用于保存环境信息的变量 env
  • first() 函数:调用 setjmp(env) 保存当前环境信息,并根据其返回值决定是否调用 second() 函数。
  • second() 函数:调用 longjmp(env, 1),跳转回 setjmp(env),并使其返回 1。
  • main() 函数:调用 first() 函数。

使用场景

  • 错误处理:在深层嵌套的函数调用中使用 setjmp()longjmp() 实现错误处理机制。
  • 异常处理:用于实现简单的异常处理。
  • 中断控制流:在某些情况下,可以中断正常的控制流,跳出多层嵌套的循环或函数调用。

注意事项

  • 使用 setjmp()longjmp() 需要小心,因为它们会跳过正常的栈展开过程,可能导致资源泄漏(如未释放的内存、未关闭的文件等)。
  • 避免在调用 setjmp()longjmp() 之间修改局部变量,因为这可能导致未定义行为。
  • 非本地跳转可能使代码难以阅读和调试,因此应谨慎使用。

总结

<setjmp.h> 提供了 setjmp()longjmp() 函数,用于实现非本地跳转。这些函数在错误处理和异常处理中非常有用,但需要谨慎使用以避免潜在的问题。