【转】浅析C语言的非局部跳转:setjmp和longjmp
转自 http://www.cnblogs.com/lienhua34/archive/2012/04/22/2464859.html
C语言中有一个goto语句,其可以结合标号实现函数内部的任意跳转(通常情况下,很多人都建议不要使用goto语句,因为采用goto语句后,代码维护工作量加大)。另外,C语言标准中还提供一种非局部跳转“no-local goto",其通过标准库<setjmp.h>中的两个标准函数setjmp和longjmp来实现。
C标准库<setjmp.h>
下面是K&R的《C程序设计语言(第2版 . 新版)》第232页给出的关于标准库<setjmp.h>的说明。
8 非局部跳转<setjmp.h>头文件<setjmp.h>中的说明提供了一种避免通常的函数调用和返回顺序的途径,特别的,它允许立即从一个多层嵌套的函数调用中返回。8.1 setjmp#include <setjmp.h> int setjmp(jmp_buf env);setjmp()宏把当前状态信息保存到env中,供以后longjmp()恢复状态信息时使用。如果是直接调用setjmp(),那么返回值为0;如果是由于调用longjmp()而调用setjmp(),那么返回值非0。setjmp()只能在某些特定情况下调用,如在if语句、 switch语句及循环语句的条件测试部分以及一些简单的关系表达式中。8.2 longjmp#include <setjmp.h> void longjmp(jmp_buf env, int val);longjmp()用于恢复由最近一次调用setjmp()时保存到env的状态信息。当它执行完时,程序就象setjmp()刚刚执行完并返回非0值val那样继续执行。包含setjmp()宏调用的函数一定不能已经终止。所有可访问的对象的值都与调用longjmp()时相同,唯一的例外是,那些调用setjmp()宏的函数中的非volatile自动变量如果在调用setjmp()后有了改变,那么就变成未定义的。
jmp_buf是setjmp.h中定义的一个结构类型,其用于保存系统状态信息。宏函数setjmp会将其所在的程序点的系统状态信息保存到某个jmp_buf的结构变量env中,而调用函数longjmp会将宏函数setjmp保存在变量env中的系统状态信息进行恢复,于是系统就会跳转到setjmp()宏调用所在的程序点继续进行。这样setjmp/longjmp就实现了非局部跳转的功能。
一个简单的例子:
下面我们来看一个简单的例子。
1 #include <stdio.h>2 #include <setjmp.h>3 4 jmp_buf jump_buffer;5 6 void func(void)7 {8 printf("Before calling longjmp\n");9 longjmp(jump_buffer, 1); 10 printf("After calling longjmp\n"); 11 } 12 void func1(void) 13 { 14 printf("Before calling func\n"); 15 func(); 16 printf("After calling func\n"); 17 } 18 int main() 19 { 20 if (setjmp(jump_buffer) == 0){ 21 printf("first calling set_jmp\n"); 22 func1(); 23 }else { 24 printf("second calling set_jmp\n"); 25 } 26 return 0; 27 }
代码的运行结果如下
lienhua34@lienhua34-laptop:~/program/test$ ./test first calling set_jmp Before calling func Before calling longjmp second calling set_jmp
通过上面这个简单例子的运行结果可以看出。main函数运行的setjmp()宏调用,将当前程序点的系统状态信息保存到全局变量jump_buffer中,然后返回结果0。于是,代码打印出字符串"first calling set_jmp",然后调用函数func1()。在函数func1中,先打印字符串"Before calling func",然后去调用函数func()。现在程序控制流转到func函数中,函数func先打印字符串“Before calling longjmp",然后调用函数longjmp。这时候关键点到了!!!longjmp函数将main函数中setjmp()宏调用设置在全局变量jump_buffer中的系统状态信息恢复到系统的相应寄存器中,导致程序的控制流跳转到了main函数中setjmp()宏调用所在的程序点,此时相当于第二次进行setjmp()宏调用,并且此时的setjmp()宏调用的返回不再是0,而是传递给函数调用longjmp()的第二个参数1。于是程序控制流转到main函数中if语句的else部分执行,打印字符串“second calling set_jmp“。最后,执行main函数中的语句“reture 0;”返回,程序运行结束退出。
从上面的运行过程,我们可以看出在longjmp()函数调用处的程序点嵌套在三层函数调用中:main, func1和func,但是longjmp()函数调用导致程序控制流跳过函数调用func和func1,直接回到main函数中setjmp()宏调用所在的程序点,然后执行main函数中后续的语句,从而忽略了函数func1和func中后续的语句部分。这就是非局部跳转。
非局部跳转的实现机制
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,表现出来就是call/return: call调用一个函数,然后return从一个函数返回。在这种运行控制模型中,每个函数调用都会对应着一个栈帧,其中保存了这个函数的参数、返回值地址、局部变量以及控制信息等内容。当调用一个函数时,系统会创建一个对应的栈帧压入栈中,而从一个函数返回时,则系统会将该函数对应的栈帧从栈顶退出。正常的函数跳转就是这样从栈顶一个一个栈帧逐级地返回。
另外,系统内部有一些寄存器记录着当前系统的状态信息,其中包括当前栈顶位置、位于栈顶的栈帧位置以及其他一些系统信息(例如代码段,数据段等等)。这些寄存器指示了当前程序运行点的系统状态,可以称为程序点。在宏函数setjmp中就是将这些系统寄存器的内容保存到jmp_buf类型变量env中,然后在函数longjmp中将函数setjmp保存在变量env中的系统状态信息恢复,此时系统寄存器中指示的栈顶的栈帧就是调用宏函数setjmp时的栈顶的栈帧。于是,相当控制流跳过了中间的若干个函数调用对应的栈帧,到达setjmp所在那个函数的栈帧。这就是非局部跳转的实现机制,其不同于上面所说的call/return跳转机制。
正是因为这种实现机制,在上面的标准库说明中提到:“包含setjmp()宏调用的函数一定不能终止”。如果该函数终止的话,该函数对应的栈帧也已经从系统栈中退出,于是setjmp()宏调用保存在env中的内容在longjmp函数恢复时,就不再是setjmp()宏调用所在程序点。此时,调用函数longjmp()就会出现不可预测的错误。
非局部跳转的运用
非局部跳转通常被用于实现将程序控制流转移到错误处理模块中;或者是通过这种非正常的函数返回机制,返回到之前调用的函数中。
最近,在我的毕业设计,我也采用了这种非局部跳转方式来实现错误处理机制。我的毕业设计是用C语言实现一个简单的scheme解析器,在该求值器对某个表达式的求值过程中可能遇到某个错误,导致这个表达式无效。此时,需要跳转到求值器的主循环开头,重新读取表达式,然后求值。于是,我的主循环框架就设计为:
while (1){if (setjmp(jump_buffer) == 0){/*读取表达式求值表达式打印表达式的值*/}else {/* 进行错误处理,初始化求值环境 */} }
其中,jump_buffer是一个jmp_buf类型的全局变量。循环开始时,if语句的条件判断中,setjmp保存程序点信息到全局变量jump_buffer中,此时setjmp()宏调用返回值为0,然后开始读取、求值表达式。当表达式求值遇到错误时,通过执行函数调用
longjmp(jump_buffer, 1);
就可以跳转到主循环的setjmp()宏调用所在程序点,而此时setjmp()宏调用的返回值为1,于是进入else部分进行错误处理,初始化求值环境。
转载于:https://www.cnblogs.com/sshao/p/5445643.html
【转】浅析C语言的非局部跳转:setjmp和longjmp相关推荐
- 浅析C语言的非局部跳转:setjmp和longjmp
浅析C语言的非局部跳转:setjmp和longjmp 作者:李恩华 写于2012.4.22日凌晨西甲国家德比之前 C语言中有一个goto语句,其可以结合标号实现函数内部的任意跳转(通常情况下,很多人 ...
- c语言标准库详解(十二):非局部跳转setjmp.h
c语言标准库详解(十二):非局部跳转<setjmp.h> 概述 头文件<setjmp.h>中的声明提供了一种不同于通常的函数调用和返回顺序的方式,特别是,它允许立即从一个深层嵌 ...
- 不同函数之间的跳转setjmp和longjmp
我们学过C语言中的goto,只能当前函数里面跳转是不能跨越函数的.setjmp和longjmp却可以跨越函数跳转. #include <stdio.h> #include <setj ...
- Linux 编程之非局部跳转:longjmp siglongjmp
在同一个函数中,我们可以使用 goto 修改程序的执行逻辑.如果在多个函数中,想要修改函数的执行顺序(从一个函数,返回到之前函数的某个预定义逻辑),怎么办呢? 答案是使用 longjmp 或 sigl ...
- Non-local Neural Networks:非局部神经网络
论文地址:https://openaccess.thecvf.com/content_cvpr_2018/papers/Wang_Non-Local_Neural_Networks_CVPR_2018 ...
- 【编译原理笔记15】运行存储分配概述,静态存储分配,栈式存储分配,调用序列和返回序列,非局部数据的访问,符号表,符号表建立
本次笔记内容: 7-1 运行存储分配概述 7-2 静态存储分配 7-3 栈式存储分配 7-4 调用序列和返回序列 7-5 非局部数据的访问 7-6 符号表 7-7 符号表建立 本节课幻灯片,见于我的 ...
- 深度学习-Non-local Neural Networks非局部神经网络
Non-local Neural Networks非局部神经网络 0.概述 1.相关工作 1.1.Non-local image processing.(非局部影像处理) 1.2.Graphical ...
- 浅析R语言非参数检验的多组比较及分面与分组的图形艺术
浅析R语言多组定量资料非参数检验的多组比较及簇状柱形图显著性字母标记之分面与分组的图形艺术 R语言多组定量资料非参数检验的多组比较 非参数检验的应用 本流程是在刘永鑫老师提供的代码资料指导下完成 测试 ...
- CVPR2020:基于自适应采样的非局部神经网络鲁棒点云处理(PointASNL)
CVPR2020:基于自适应采样的非局部神经网络鲁棒点云处理(PointASNL) PointASNL: Robust Point Clouds Processing Using Nonlocal N ...
最新文章
- C# readonly const
- 交换机与集线器的区别
- (转载)C++ ofstream和ifstream详细用法
- longtext长度为0是什么意思_为什么 HashMap 中链表长度大于 8 才转化为红黑树?
- 开源 程序员清单_2015开源夏季阅读清单
- 机器学习深度学习知识点总结
- Arm TrustZone 学习 - 0.2 Qemu - OPTEE 虚拟运行环境搭建
- Juniper 210 密码清不掉_iPhone 11 每次下载应用都需要输入密码怎么办?
- 邮件合并保存为一个个单独的文档_巧用WPS“邮件合并”功能,让工作更加高效...
- CDBN卷积深度信念网
- 设置计算机从目标磁盘启动,电脑开机怎么设置从U盘启动
- Python模拟鼠标点击与实时获取鼠标位置
- RocketMQ独孤九剑-总纲
- Qt3升至Qt4需要注意的几件事项浅谈
- 北京奥运会赛事电视直播表(绝对完整)--每天就抱着电视看吧!
- ubuntu安装eclipse web和jeez插件处想 Cannot satisfy dependency问题
- 【c语言】 有一函数: 写程序,输入x的值,输出y相应的值。用scanf函数输入x的值,求y值
- 【Java基础】包、类、接口、常量、方法、变量的命名规则
- 基础入门-系统及数据库
- 【前端领域高频笔试面试】—— JavaScript高级相关