setjmp 的正确使用

2023-11-01 21:48
文章标签 使用 正确 setjmp

本文主要是介绍setjmp 的正确使用,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

setjmp 是 C 语言解决 exception 的标准方案。我个人认为,setjmp/longjmp 这组 api 的名字没有取好,导致了许多误解。名字体现的是其行为:跳转,却没能反映其功能:exception 的抛出和捕获。

longjmp 从名字上看,叫做长距离跳转。实际上它能做的事情比名字上看起来的要少得多。跳转并非从静止状态的代码段的某个点跳转到另一个位置(类似在汇编层次的 jmp 指令做的那样),而是在运行态中向前跳转。C 语言的运行控制模型,是一个基于栈结构的指令执行序列。表示出来就是 call / return :调用一个函数,然后用 return 指令从一个函数返回。setjmp/longjmp 实际上是完成的另一种调用返回的模型。setjmp 相当于 call ,longjmp 则是 return 。

重要的区别在于:setjmp 不具备函数调用那样灵活的入口点定义;而 return 不具备 longjmp 那样可以灵活的选择返回点。其次,第一、setjmp 并不负责维护调用栈的数据结构,即,你不必保证运行过程中 setjmp 和 longjmp 层次上配对。如果需要这种层次,则需要程序员自己维护一个调用栈。这个调用栈往往是一个 jmp_buf 的序列;第二、它也不提供调用参数传递的功能,如果你需要,也得自己来实现。

以库形式提供的 setjmp/longjmp 和以语言关键字 return 提供的两套平行的运行流控制放在一起,大大拓展了 C 语言的能力。把 setjmp/longjmp 嵌在单个函数中使用,可以模拟 pascal 中嵌套函数定义:即在函数中定义一个局部函数。ps. GNUC 扩展了 C 语言,也在语法上支持这种定义方法。这种用法可以让几个局部函数有访问和共享 upvalue 的能力。把 setjmp/longjmp 放在大框架上,则多用来模拟 exception 机制。

setjmp 也可以用来模拟 coroutine 。但是会遇到一个难以逾越的难点:正确的 coroutine 实现需要为每个 coroutine 配备一个独立的数据栈,这是 setjmp 无法做到的。虽然有一些 C 的 coroutine 库用 setjmp/longjmp 实现。但使用起来都会有一定隐患。多半是在单一栈上预留一块空间,然后给另一个 coroutine 运行时覆盖使用。当数据栈溢出时,程序会发生许多怪异的现象,很难排除这种溢出 bug 。要正确的实现 coroutine ,还需要 setcontext 库 ,这已经不是 C 语言的标准库了。

在使用 setjmp 时,最常见的一个错误用法就是对 setjmp 做封装,用一个函数去调用它。比如:

int try(breakpoint bp)
{
return setjmp(bp->jb);
}

void throw(breakpoint bp)
{
longjmp(bp->jb,1);
}

setjmp 不应该封装在一个函数中。这样写并不讳引起编译错误。但十有八九会引起运行期错误。错误的起源在于 longjmp 的跳转返回点,必须在运行流经过并有效的位置。而如果对 setjmp 做过一层函数调用的封装后。上例中的 setjmp 设置的返回点经过 try 的调用返回后,已经无效。如果要必要封装的话,应该使用宏。

setjmp/longjmp 对于大多数 C 程序员来说比较陌生。正是在于它的定义含糊不清,不太容易弄清楚。使用上容易出问题,运用场合也就变的很狭窄,多用于规模较大的库或框架中。和 C++ 语言提供的 execption 机制一样,很少有构架师愿意把它暴露到外面,那需要对二次开发的程序员有足够清晰的头脑,并充分理解其概念才不会用错。这往往是不可能的。

另外,setjmp/longjmp 的理念和 C++ 本身的 RAII 相冲突。虽然许多编译器为防止 C++ 程序员错误使用 setjmp 都对其做了一定的改进。让它可以正确工作。但大多数情况下,还是在文档中直接声明不推荐在 C++ 程序中使用这个东西。

btw,关于 RAII ,的确是个好东西。但和诸多设计模式一样,不是真理。如果你是一个从 C++ 进化来的 C 程序员,则更应该警惕思维的禁锢,RAII 是一种避免资源泄露的好方案,但不是唯一方案。

 

这篇关于setjmp 的正确使用的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



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