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linux c语言编程，使用setjmp和longjmp函数自制类似python的try-catch模块捕获异常，处理段错误，浮点错误等信号错误（1）

		发表于: 2018-10-21 21:31:58 | 已被阅读: 25 | 分类于: C语言

程序的非逻辑错误

程序出错大体可以分两种，一种是出错时，程序不会退出，可以继续往下执行，例如

open
文件失败，也只是无法打开文件而已，程序还可以执行我们设定的错误处理语句，比如打印出错误信息等。还有一种错误发生时，程序直接就退出了，例如非法操作指针引起的段错误，把 0 做被除数的浮点错误等。

先来看一段 c 代码，代码很简单，就是计算 8 除以 0 的值，传递给 a。显然，任何数除以 0 都是无法计算的，所以编译的时候，编译器会发出警告：

#include <stdio.h>

int main()
{
    int a = 8/0;
    return 0;
}

$ gcc t.c
t.c: In function ‘main’:
t.c:5:14: warning: division by zero [-Wdiv-by-zero]
     int a = 8/0;
              ^

出现警告，我们当然可以立刻修改代码。可是，有时候

0做被除数不是显式的
，此时编译器就发现不了这种错误了，当然不会再给出警告，例如下面这段代码：

#include <stdio.h>

int main()
{
    int b = 1;
    int c = 1;
    int a = 8/(b-c);
    return 0;
}

编译之，发现没有警告，执行时却报错了，程序直接退出了。如下：

$ gcc t.c
$ ./a.out 
Floating point exception (core dumped)

python 处理错误的 try 语句

再来看看使用

python
代码重写的代码，同样计算 8 除以 0 的值，传递给 a。

#encoding=utf8

if __name__=="__main__":
    try:
        a = 8/0
    except Exception, e:
        print 'ERROR: ', e

我们执行之，发现错误被

try
语句捕获了，打印信息如下：

$ python t.py 
ERROR integer division or modulo by zero

错误发生后，程序没有直接退出，执行了我们安排的错误打印语句，这就让程序的稳定性更加强了。

C 语言实现逻辑跳转

c 语言没有直接提供类似 python 的 try 功能，但是提供了

setjmp
和
longjmp
函数用于保存现场和恢复现场。先简单介绍下这两个函数：

所需头文件

#include <setjmp.h>

setjmp 和 longjmp 函数原型

int setjmp(jmp_buf env);
void longjmp(jmp_buf env, int val);

setjmp
和
longjmp
函数在处理底层错误时非常有用。
longjmp
函数可以恢复
setjmp
保存的现场，简单来说就是使用
longjmp
函数可以跳转到
setjmp
函数处。
setjmp
函数首次成功执行时返回 0，通过
longjmp
函数返回到
setjmp
后，
setjmp
返回值等于
longjmp
的参数二
val
。

请看下面这段代码：

#include <stdio.h>
#include <setjmp.h>
#include <signal.h>

int main()
{
    jmp_buf mark;
    int ret = 0;

    ret = setjmp(mark);
    if(0==ret){
        printf("ret == 0 is true\n");   
        longjmp(mark, -1);
    }else{
        printf("ret == 0 is false\n");
    }

    return 0;
}

编译之，执行得如下结果：

$ ./a.out 
ret == 0 is true
ret == 0 is false

首次到达

setjmp
函数时，ret 等于 0，因此打印了“ret == 0 is true”，紧接着
longjmp
函数得以执行，程序又返回到
setjmp
，只不过这次 ret 等于
longjmp
函数的第二个参数，即 ret 等于 -1，接着，"ret == 0 is false"就被打印出来了。

C 语言实现类似 python 的 try 功能

可以看出，

setjmp
和
longjmp
函数使用好了，可以实现代码的任意跳转，如果再加上信号处理函数，则完全可以实现类似 python 的 try 功能。请看下面这段代码：

#include <stdio.h>
#include <setjmp.h>
#include <signal.h>

jmp_buf mark;

void sigHandle(int sig)
{
    siglongjmp(mark, -1);
}

int main()
{
    int ret = 0, a = 0;

    signal(SIGFPE, sigHandle);

    ret = sigsetjmp(mark, 1);
    if(0==ret){
        a = 8/0;
        printf("ret == 0 is true\n");   
    }else{
        printf("ERROR: division by zero\n");
    }

    return 0;
}

我们知道，在 linux 系统中，如果出现 0 做被除数的错误，则会收到 SIGFPE 信号，我们这里指定处理该信号的函数为

sigHandle
函数，这样就可以在出现错误时，重新跳转回
sigsetjmp
函数，根据返回值的不同，就可以执行错误打印函数了。带
sig
前缀的
setjmp
和
longjmp
函数，可以保存信号。如果
sigsetjmp
函数的第二个参数不是 0，那么程序的 signal mark 将会被保存下来。

编译上面的代码，执行结果如下：

$ ./a.out 
ERROR: division by zero

程序执行到 a = 8/0; 语句时，出现浮点错误，程序进入

sigHandle
函数，跳回
sigsetjmp
函数，返回值变为 -1，此时“ERROR: division by zero”就被打印出来了。这样，我们的 C 语言也有类似于 python 的 try 功能了。

上述代码的缺点和为解决的问题

上面一节的代码，虽然成功模拟了 python 的 try 功能，但是有两个致命问题：

  • 覆盖了原有的信号处理函数。
  • 信号处理函数不能传递参数，因此只能使用全局变量，但是这样一来，模拟 try 功能就不能支持嵌套使用了。

下一节，将解决这两个问题。

下一节：linux c语言编程，使用setjmp和longjmp函数自制类似python的try-catch模块捕获异常，建立栈数据结构，实现多级嵌套使用（2）

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