Зачем нужны функции setjmp longjmp?

#c

Здравствуйте,
Этот вопрос остается не освещенным в учебниках по программированию на языкe С. Было
бы интересно знать, зачем и как применяют функции setjmp и longjmp. Если возможно то
приведите, какой нибудь, пример их использования.
Спасибо.
    

Ответы

Ответ 1

Пример использования longjmp из моей реальной жизни. Делал достаточно объёмную утилиту
для тестирования железяки, которую мы производим. Там, в частности, был тест памяти.
Требовалось, что бы тестирование выполнялось до нажатия Ctrl/C, после чего выполнялся
переход на следуюий этап тестирования. Делал так:

// Задаём реакцию на нажатие комбинации клавиш Сtrl/C
signal(SIGINT, sig_sigint);
. . .
// Перед началом цикла запоминаем положение:
if (setjmp(jmpbuffer) != 0) {
  // Длинный переход из обработчика сигнала завершения
  printf("\n\nПолучен сигнал завершения работы\n");
  goto end_loop;
}
// Сам цикл тестирования
do {
   . . .
} while (do_work !=0);
end_loop:


Таких этапов тестирования было несколько. И после каждого нажатия Ctrl/C программа
переходила к СЛЕДУЮЩЕМУ этапу. Попробуйте сделать такое на try/catch! :-) И не надо
говорить про оператор goto! В данном контексте, с переходом вперёд, его использование
абсолютно уместно.


Ответ 2

Функции setjmp и longjmp применяются почти для того же, для чего в новых языках придуманы
конструкции try/catch и throw. Последние могут вызывать setjmp и longjmp в некоторых
реализациях по крайней мере в C++

Рассмотрим такой случай вызова функциями в программе: f1 вызывает f2, а та в свою
очередь f3, которая вызывает себя 100 раз рекурсивно. В стек попадут параметры, адреса
возврата и локальные переменные каждой запущенной функции. Всё это вместе называется
фреймом стека, и в нашем случае в стек будут занесены 102 фрейма.

Адрес возврата — это физический адрес инструкции, которая должна быть выполнена следующей
после завершения вызванной функции. Этот адрес сохраняется в стеке при выполнении машинной
инструкции, которая называется что-то вроде CALL и восстанавливается при выполнении
инструкции, которая называется что-то вроде RET.

Обычный способ вернуться в функцию f1 из самой вложенной функции заключается в том,
что все функции завершаются стандартным образом, и удаляют свои фреймы из стека по
одному. Это, как понимаете, долго. В случае исключительной ситуации хотелось бы сразу
попасть наверх, туда, где происходит глобальная обработка исключительных ситуаций.

Нормальным способом это сделать невозможно, но в старые времена программисты придумали
довольно простой хак. Стек это просто память, а указатель на вершину стека — один из
регистров процессора. При занесении в стек значений, всё, что там было раньше, остаётся
неизменным, поэтому для того, чтобы восстановить стек, достаточно всего лишь вернуть
значение указателя к тому, которое было, например, у функции f1.

Но, чтобы его вернуть, надо сначала его запомнить. На самом деле запомнить надо также
и указатель текущей инструкции, потому что при возврате надо не только восстановить
стек, но и передать управление на инструкцию внутри функции f1.

Для этого используется функция setjmp:

#define TOO_DEEP_RECURSION 1
jmp_buf env;

int main()
{
  int val;

  val = setjmp(env);
  if(val) {
    fprintf(stderr,"Возникла ошибка с кодом %d",val);
    return val;
  }

  recursive100(1);

  return 0;
}

recursive100(int level)
{
  if (level == 100)
    longjmp(env, TOO_DEEP_RECURSION);

  recursive100(level + 1);
}


Поскольку это хак, то код выглядит несколько странно, но надо понять принцип. При
первом вызове setjmp функция сохраняет все необходимые указатели в структуре jmp_buf
и возвращает 0. Как видите, в этом случае выполнение программы продолжается стандартным
образом и она вызывает рекурсивно 100 функций.

При 100-м вызове мы возвращаемся назад с помощью longjmp. Эта функция получает на
вход структуру, извлекает из неё указатель следующей инструкции и указатель на вершину
стека, и восстанавливает их. Второй параметр это целое число, которое не должно быть
равно 0.

Управление снова передаётся в main так, как будто только что произошёл возврат из
setjmp и функция возвращает целое число, которое вы передали в longjmp. На этот раз
оно не равно 0, функция main выводит сообщение об ошибке и останавливается.

Функций longjmp в вашей программе может быть несколько, каждая может возвращать свой
код и на основе кода вы можете выводить разные сообщения.

Естественно, вы можете создать несколько переменных jmp_buf, и организовать сложную
логику возвратов. Важно помнить две вещи:


Перед вызовом longjmp структура jmp_buf должна быть проинициализирована через setjmp,
иначе поведение программы будет непредсказуемым.
При быстром возврате чистится только стек. Не выполняется никакой код освобождения
других ресурсов, например, освобождения памяти из кучи, закрытие файлов, закрытие сокетов
и прочее.


Ответ 3

Мой вариант:

typedef enum {
    NoException = 0,
    Exception,
    ArgumentException,
    NotImplementedException,
    /* ... */
} __exception_types;



#define try          /* ... */
#define catch(x)     /* ... */
#define throw(x,...) /* ... */
#define finally      /* ... */


Использование:

try {
    puts("throw(NotImplementedException) call...");
    throw(NotImplementedException, "in future releases only");
}
catch( NotImplementedException ) {
    printf("catch NotImplementedException" );
    if( __exeption_with_msg ) {
        printf( ": %s", __exeption_msg );
    }
    printf( "\n" );
}
else {
    printf("exception %d)", __exception_type );
    if( __exeption_with_msg ) {
        printf( ": %s", __exeption_msg );
    }
    printf( "\n" );
}
finally {
    puts( "finally() block" );
}


Содержимое дефайнов предлагаю придумать самостоятельно :)