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[256];
    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(1) {
        len = read(STDIN_FILENO, buff, 256);
        if(len < 0)    break;

        buff[len - 1] = 0;
        do_line(buff);
        write(STDOUT_FILENO, prompt, size);
    }

    return 0;
}

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
");
    }

}

void cmd_add(void)
{
    int i = get_token(NULL);
    int j = get_token(NULL);
    printf("result is %d
", i + j);
}

void cmd_sub(void)
{
    int i = get_token(NULL);
    int j = get_token(NULL);
    printf("result is %d
", i - j);
}

static int is_number(char *item)
{
    int len = strlen(item);
    int i;

    for(i = 0; i < len; i++)
    {
        if(item[i] > '9' || item[i] < '0')
            return 0;
    }

    return 1;
}

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
");
            /* 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 = 1;
    s_val = 2;
    a_val = 3;
    r_val = 4;
    *m_val = 5;
    v_val = 6;

    int k = 0;

    if((k = setjmp(env)) < 0) {
        perror("setjmp error");
        exit(1);
    } else if( k == 1) {
        printf("after longjmp
");
        printf("g_val %d, s_val %d, a_val %d r_val %d, m_val %d v_val %d
",
                g_val, s_val, a_val, r_val, *m_val, v_val);
        exit(0);
    }

    g_val = 10;
    s_val = 20;
    a_val = 30;
    r_val = 40;
    *m_val = 50;
    v_val = 60;

    fun1(g_val, s_val, a_val, r_val, *m_val, v_val);

    return 0;
}


void fun1(int g_val, int s_val, int a_val, int r_val, int m_val, int v_val)
{
    printf("before longjmp
");

    printf("g_val %d, s_val %d, a_val %d r_val %d, m_val %d v_val %d
",
            g_val, s_val, a_val, r_val, m_val, v_val);

    fun2();
}

void fun2()
{
    longjmp(env, 1);
}

　　不进行优化编译后执行：

　　

　　

　　优化编译后：