linux——setjmp()和longjmp()函数的使用

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setjmp()和longjmp()函数

$~~~~~$与刺激的abort()和exit()相比,goto语句看起来比较适合处理异常的情况。不过，goto是本地的，只能跳到所在函数内部的标号上，而不能将控制权转移到所在程序的任意地点。
$~~~~~$为了解决这个限制，C函数库提供了setjmp()和longjmp()函数。setjmp()进行非局部标号的设置，而longjmp()是实现跳转的功能，调转到设置的标号处setjmp()。
$~~~~~$头文件**<setjmp.h>**申明了这些函数及同时所需的jmp_buf数据类型。
$~~~~~$原理非常简单：
1.setjmp(j)设置“jump”点，用正确的程序上下文填充jmp_buf对象j。这个上下文包括程序存放位置、栈和框架指针，其它重要的寄存器和内存数据。当初始化完jump的上下文，setjmp()返回0值。也就是第一次调用setjmp(j)，初始化成功了，返回0。
2. 以后调用longjmp(j,r)的效果就是一个非局部的goto或“长跳转”到由j描述的上下文处（也就是到那原来设置j的setjmp()处）。在作为长跳转的目标而被调用时（不是第一次初始化的时候），若longjmp(j,r)函数中r是大于0的整数，则跳转到setjmp(j)会返回r;若longjmp(j,r)中r是0，即longjmp(j,0)，那么跳转到setjmp(j)后，setjmp(j)返回时1，不会返回0。记住，setjmp()是不会在longjmp(j,0)时返回0的。
$~~~~~$通过有两类返回值，setjmp()让你知道它正在被怎么使用。当第一次设置j时，setjmp(j)如你期望地执行；但当作为长跳转的目标时，setjmp()就从外面“唤醒”它的上下文。

实际代码测试

（1）测试1

#include <setjmp.h>
#include <stdio.h>
jmp_buf j;
void test1(void)
{
        longjmp(j, 1); /* jump to setjmp then do case 1 */
        printf("this line should never appear\n");
}


int main(void)
{

        switch (setjmp(j))
        {
        case 0:
                printf("setjmp(j)==0 mains: it is initialized\n");
                test1();
                printf("this line should never appear\n");
                break;
        case 1:
                printf("Case 1\n");
                break;
        default:
                break;
        }
        return 0;
}

gcc jmp1.c 编译， ./a.out运行后，结果如下:

setjmp(j)==0 mains: it is initialized
Case 1

$~~~~~$main函数中，第一次执行setjmp(j)，setjmp(j)返回0，进入case 0,打印setjmp(j)==0 mains: it is initialized信息；
$~~~~~$之后运行test1()函数，在test()函数中运行 longjmp(j, 1);直接跳转到main中的setjmp(j)，main中和test1()中的printf(“this line should never appear\n”);语句是永远也不会执行的。
$~~~~~$跳转到main中的setjmp(j)后，setjmp(j)执行返回1，进行case 1 分支，打印Case 1，break跳出，程序结束。
(2)测试2

#include <setjmp.h>
#include <stdio.h>
jmp_buf j;
void test1(void)
{
        longjmp(j, 0);
        printf("this line should never appear\n");
}

int main(void)
{

        switch (setjmp(j))
        {
        case 0:
                printf("setjmp(j)==0 mains: it is initialized\n");
                test1();
                printf("this line should never appear\n");
                break;
        case 1:
                printf("Case 1\n");
                break;
        case 2:
                printf("Case 2\n");
                break;
        default:
                break;
        }
        return 0;
}

将test1()中longjmp(j, 1);更改为longjmp(j, 0)，编译运行，结果如下：

setjmp(j)==0 mains: it is initialized
Case 1

第一次执行setjmp(j)，进行初始化，返回0；
之后执行longjmp(j, 0);跳转到setjmp(j)返回1，不会返回0。
即上面强调过的：
在作为长跳转的目标而被调用时（不是第一次初始化的时候），若longjmp(j,r)函数中r是大于0的整数，则跳转到setjmp(j)会返回r;若longjmp(j,r)中r是0，即longjmp(j,0)，那么跳转到setjmp(j)后，setjmp(j)返回时1，不会返回0。setjmp()是不会在longjmp(j,0)时返回0的。
（3）

#include <setjmp.h>
#include <stdio.h>
#include <signal.h>
jmp_buf j;
void signal_hander(int signer)
{
        longjmp(j, 3); /*get intterrupt sign , jump to setjmp ,do case 3, jump out */
}
void test1(void)
{
        longjmp(j, 2); /* jump to setjmp then do case 2 */
        printf("this line should never appear\n");
}

void test2(void)
{
        longjmp(j, 1); /* jump to setjmp then do case 1 */
        printf("this line should never appear\n");
}

int main(void)
{
        signal(SIGINT, &signal_hander);
        switch (setjmp(j))
        {
        case 0:
                printf("setjmp(j)==0 mains: it is initialized\n");
                test1();
                printf("this line should never appear\n");
                break;
        case 1:
                printf("jump to Case 2\n");
                test1();
                break;
        case 2:
                printf("jump to Case 1\n");
                test2();
                break;
        case 3:
                printf("interrupted then jump out\n");
                break;
        default:
                break;
        }
        return 0;
}

编译，运行，结果如下：

如上，main函数中第一次执行setjmp(j)进行初始化后，进入case 0 分支，执行test1();
test1()中执行longjmp(j,2),调试到转case 2分支，执行test2();
test2()中执行longjmp(j,1),调试到转case 1分支，执行test1();
所以程序正常运行时在case 1 和case 2 分支之间无限循环。
main函数中设置signal(SIGINT, &signal_hander);可以捕获中断信号；当按下ctrl +C ,捕获到中断信号，执行 signal_hander（）函数，调用longjmp(j,3)后跳转到case 3 ，打印interrupted then jump out后程序break跳出结束。

总结：

$~~~~~$setjmp(j)设置“jump”点，用正确的程序上下文填充jmp_buf对象j。这个上下文包括程序存放位置、栈和框架指针，其它重要的寄存器和内存数据。当初始化完jump的上下文，setjmp()返回0值。也就是第一次调用setjmp(j)，初始化成功了，返回0。
$~~~~~$以后调用longjmp(j,r)的效果就是一个非局部的goto或“长跳转”到由j描述的上下文处（也就是到那原来设置j的setjmp()处）。在作为长跳转的目标而被调用时（不是第一次初始化的时候），若longjmp(j,r)函数中r是大于0的整数，则跳转到setjmp(j)会返回r;若longjmp(j,r)中r是0，即longjmp(j,0)，那么跳转到setjmp(j)后，setjmp(j)返回时1，不会返回0。setjmp()是不会在longjmp(j,0)时返回0的。