第17集全面了解setjmp与longjmp的使用

上一篇文章对setjmp函数与longjmp函数有了较全面的了解，尤其是这两个函数的作用，函数所完成的功能，以及将setjmp函数与 longjmp函数组合起来，实现异常处理机制时，程序模块控制流的执行过程等。这里更深入一步，将对setjmp与longjmp的具体使用方法和适用的场合，进行一个非常全面的阐述。

　　另外请特别注意，setjmp函数与longjmp函数总是组合起来使用，它们是紧密相关的一对操作，只有将它们结合起来使用，才能达到程序控制流有效转移的目的，才能按照程序员的预先设计的意图，去实现对程序中可能出现的异常进行集中处理。

　　与goto语句的作用类似，它能实现本地的跳转

　　这种情况容易理解，不过还是列举出一个示例程序吧！如下：
void main( void )
{
int jmpret;

jmpret = setjmp( mark );
if( jmpret == 0 )
{
// 其它代码的执行
// 判断程序远行中，是否出现错误，如果有错误，则跳转！
if(1) longjmp(mark, 1);

// 其它代码的执行
// 判断程序远行中，是否出现错误，如果有错误，则跳转！
if(2) longjmp(mark, 2);

// 其它代码的执行
// 判断程序远行中，是否出现错误，如果有错误，则跳转！
if(-1) longjmp(mark, -1);

// 其它代码的执行
}
else
{
// 错误处理模块
switch (jmpret)
{
case 1:
printf( "Error 1\n");
break;
case 2:
printf( "Error 2\n");
break;
case 3:
printf( "Error 3\n");
break;
default :
printf( "Unknown Error");
break;
}
exit(0);
}

return;
}

　　上面的例程非常地简单，其中程序中使用到了异常处理的机制，这使得程序的代码非常紧凑、清晰，易于理解。在程序运行过程中，当异常情况出现后，控制流是进行了一个本地跳转（进入到异常处理的代码模块，是在同一个函数的内部），这种情况其实也可以用goto语句来予以很好的实现，但是，显然setjmp与 longjmp的方式，更为严谨一些，也更为友善。程序的执行流如图17-1所示。

setjmp与longjmp相结合，实现程序的非本地的跳转

　　呵呵！这就是goto语句所不能实现的。也正因为如此，所以才说在C语言中，setjmp与longjmp相结合的方式，它提供了真正意义上的异常处理机制。其实上一篇文章中的那个例程，已经演示了longjmp函数的非本地跳转的场景。这里为了更清晰演示本地跳转与非本地跳转，这两者之间的区别，我们在上面刚才的那个例程基础上，进行很小的一点改动，代码如下：

void Func1()
{
// 其它代码的执行
// 判断程序远行中，是否出现错误，如果有错误，则跳转！
if(1) longjmp(mark, 1);
}

void Func2()
{
// 其它代码的执行
// 判断程序远行中，是否出现错误，如果有错误，则跳转！
if(2) longjmp(mark, 2);
}

void Func3()
{
// 其它代码的执行
// 判断程序远行中，是否出现错误，如果有错误，则跳转！
if(-1) longjmp(mark, -1);
}

void main( void )
{
int jmpret;

jmpret = setjmp( mark );
if( jmpret == 0 )
{
// 其它代码的执行

// 下面的这些函数执行过程中，有可能出现异常
Func1();

Func2();

Func3();

// 其它代码的执行
}
else
{
// 错误处理模块
switch (jmpret)
{
case 1:
printf( "Error 1\n");
break;
case 2:
printf( "Error 2\n");
break;
case 3:
printf( "Error 3\n");
break;
default :
printf( "Unknown Error");
break;
}
exit(0);
}

return;
}

　　回顾一下，这与C++中提供的异常处理模型是不是很相近。异常的传递是可以跨越一个或多个函数。这的确为C程序员提供了一种较完善的异常处理编程的机制或手段。

setjmp和longjmp使用时，需要特别注意的事情

　　1、setjmp与longjmp结合使用时，它们必须有严格的先后执行顺序，也即先调用setjmp函数，之后再调用longjmp函数，以恢复到先前被保存的“程序执行点”。否则，如果在setjmp调用之前，执行longjmp函数，将导致程序的执行流变的不可预测，很容易导致程序崩溃而退出。请看示例程序，代码如下：

class Test
{
public:
Test() {printf("构造对象\n");}
~Test() {printf("析构对象\n");}
}obj;

//注意，上面声明了一个全局变量obj

void main( void )
{
int jmpret;

// 注意，这里将会导致程序崩溃，无条件退出
Func1();
while(1);

jmpret = setjmp( mark );
if( jmpret == 0 )
{
// 其它代码的执行

// 下面的这些函数执行过程中，有可能出现异常
Func1();

Func2();

Func3();

// 其它代码的执行
}
else
{
// 错误处理模块
switch (jmpret)
{
case 1:
printf( "Error 1\n");
break;
case 2:
printf( "Error 2\n");
break;
case 3:
printf( "Error 3\n");
break;
default :
printf( "Unknown Error");
break;
}
exit(0);
}

return;
}

　　上面的程序运行结果，如下：
　　构造对象
　　Press any key to continue

　　的确，上面程序崩溃了，由于在Func1()函数内，调用了longjmp，但此时程序还没有调用setjmp来保存一个程序执行点。因此，程序的执行流变的不可预测。这样导致的程序后果是非常严重的，例如说，上面的程序中，有一个对象被构造了，但程序崩溃退出时，它的析构函数并没有被系统来调用，得以清除一些必要的资源。所以这样的程序是非常危险的。（另外请注意，上面的程序是一个C++程序，所以大家演示并测试这个例程时，把源文件的扩展名改为 xxx.cpp）。