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很多讀者在此之前可能根本沒有使用或者聽說過C語言的異常處理，印象中都是C++或者java才有的東西，C語言怎么會有異常處理呢?當然估計在大學出于一般的性的學習考試之類的話老師幾乎是不會提及C語言的異常處理的，那么到底什么是異常處理?C語言中又該如何來實現異常處理呢?那么我們今天就講解一種典型的實現C語言異常處理的方法，以setjmp()函數和longjmp()函數實現的異常處理，我盡可能的把它們是怎樣實現異常處理方法講解清楚，希望接下來的內容對你有所幫助，讓你學到一些新的東西。 首先我們來了解下異常處理，異常是一個在程序執行期間發生的事件，它中斷正在執行的程序的正常的指令流，而我們的異常處理功能提供了處理程序運行時出現的任何意外或異常情況的方法。 接下來我們先看看setjmp()函數和longjmp()函數實現C語言異常處理。 setjmp()函數原型： int ( jmp_buf env ); 如果我們打開源代碼會發現在setjmp()函數中涉及到很多的寄存器的操作，如Ebp、Ebx、Edi、Esi、Esp、 Eip等等，在此就不一一例舉了，我們無非是想向讀者說明一個問題，那就是在調用setjmp()函數的過程中保存程序的當前運行時的堆棧環境，保存這些堆棧環境有什么用呢?接下來我們看看longjmp()函數。 longjmp()函數原型： void longjmp( jmp_buf env, int value ); 剛剛上面的函數功能是保存程序執行時候的堆棧環境，我們發現在longjmp()函數里也有一個jmp_buf類型的env變量，這其實是為了保證接下來調用longjmp時，會根據這個曾經保存的變量來恢復先前的環境，并且當前的程序控制流，會因此而返回到最初調用setjmp()函數時的程序執行點。此時，在接下來的控制流的例程中，所能訪問的所有的變量，包含了longjmp函數調用時所擁有的變量。我們就這樣說讀者可能就得有點抽象了，那我們還是來看看一段代碼后再來分析吧，在此特地給出了一個簡單的代碼，由易到難的來分析。 [cpp] view plaincopy#include #include jmp_buf buf; void error_code(void) { longjmp(buf,1); } int main() { double a,b; printf("請輸入被除數："); scanf("%lf",&a); printf("請輸入除數："); if(setjmp(buf)==0) { scanf("%lf",&b); if(0==b) error_code(); printf("相除的結果為：%f\n",a/b); } else printf("出現錯誤除數為0\n"); return 0; } 運行結果為： [cpp] view plaincopy請輸入被除數：12 請輸入除數：0 出現錯誤除數為0 Press any key to continue 看了上面的運行結果，現在我們接著上面的講，在一開始的部分我們并沒有具體的交代setjmp()函數和longjmp()函數的返回值和參數的具體含義。兩個函數中的env變量保存的是調用setjmp()函數的時候當前運行程序的堆棧信息，而longjmp()函數的調用就是根據在調用setjmp()函數的時候的堆棧信息返回到最初調用setjmp()函數的地方，而其中的第二個參數就是此刻setjmp()函數的返回值，但是值得注意的就是調用longjmp()函數之后setjmp函數返回的值必須是非零值，如果longjmp傳送的value參數值為0，那么實際上setjmp返回的值是1。一開始我們調用setjmp()函數的時候，它的返回值為0，之后再調用longjmp()函數的時候，通過設定longjmp()函數的第二個參數來設定它的返回值。 現在我們來分析上邊的代碼，在main()函數中，我們最初調用setjmp()函數的時候，把當前的環境信息保存在了buf中，函數返回0，然后往下運行，我們輸入0。通過if語句發現b的值為0那么就調用error_code()函數來進行處理，在該函數中我們使用了longjmp()函數，其使用方式為longjmp(buf,1);，通過上面的講解，我們知道第一個參數的作用是用來得到最初調用setjmp()函數是的環境信息，以便在使用longjmp()函數的時候能夠正確的返回到setjmp()函數最初的調用處，而后面的參數表示的返回到setjmp()函數的時候的返回值。我們在此返回1，所以執行else部分的語句。 分析完了上面的代碼，讀者應該都知道了兩個函數的使用方法，值得注意的地方就是我們在setjmp與longjmp結合使用時，它們必須有嚴格的先后執行順序，先調用setjmp函數，之后再調用longjmp函數，以恢復到先前被保存的“程序執行點”。否則，假如在setjmp調用之前，執行longjmp函數，將導致程序的執行流變的不可猜測，很輕易導致程序崩潰而退出。為了加深讀者的對于兩個函數參數的使用，我們看看下面的代碼： [cpp] view plaincopy#include #include #include #include jmp_buf buf; void func1() { longjmp(buf,1); } void func2() { longjmp(buf,2); } void func3() { longjmp(buf,3); } int main( void ) { int value; char str[50]; value = setjmp( buf ); if( value == 0 ) { func1(); } switch( value ) { case 1: strcpy( str, "func1 return value" ); break; case 2: strcpy( str, "func2 return value" ); break; case 3: strcpy( str, "func3 return value" ); break; default: strcpy( str, "Other error value" ); break; } printf("%s:%d\n",str,value); if(1==value) { func2(); } if(2==value) { func3(); } return 0; } 運行結果為： [cpp] view plaincopyfunc1 return value:1 func2 return value:2 func3 return value:3 Press any key to continue 看看運行結果，我們分析下代碼，在每個函數中我們調用longjmp()函數，通過設置第二個參數為不同的值來改變setjmp()函數的返回值，然后我們通過判斷value值來打印出是那個函數的返回值，我們在此例舉這個簡單的代碼是要大家加深對于這兩個函數的參數的使用情況。如果我們在上面的代碼中稍作修改，在setjmp()函數的調用之前調用longjmp()函數，我們發現此時沒有任何的輸出，程序直接崩潰掉退出了。 接下來我們來看看一個函數的使用，如果對于這個函數不理解的讀者，可以多看幾次我給出的模擬該函數的實現代碼。 頭文件： #include 功能：設置某一信號的對應動作 函數原型：void (*signal(int signum,void(* handler)(int)))(int); 注意：第一個參數signum指明了所要處理的信號類型，它可以取除了SIGKILL和SIGSTOP外的任何一種信號。 如果讀者是第一場接觸上面的函數的話可能有些不知道該如何著手，一時間有些難以理解，不知道到底是什么意思。別急，我們現在來逐一分析它到底是什么意思，我們在講解之前再來看看它的另外一種表示方法。 typedef void(*sig_t) ( int ); sig_t signal(int signum,sig_t handler); 把上面的函數原型拆分為了如上兩行代碼，現在我們分析下上面的兩行代碼。 第一行代碼定義了一個函數指針(注：如果有對函數指針知識點不熟悉的讀者可以去閱讀我之前寫的那篇文章《C語言的那些小秘密之函數指針》)，其類型為含有一個int型參數，無返回值; 第二行代碼中，signal函數的返回值是一個函數指針，與第一行我們定義的類型相同，第二個參數也為一個函數指針，其實signal的返回值就是第二個函數指針指向的函數地址。這樣說可能有不少讀者都有些懵的感覺，還是老方法，代碼最有說服力，我們還是為讀者模擬下signal的實現方式，呈現出一段代碼來分析下。 [cpp] view plaincopy#include #include typedef void (*pfun) (); pfun signal_call(int a,pfun fdsa); pfun signal_call(int a,pfun fdsa) { return fdsa; } void func() { printf("hello world!!!\n"); } int main() { pfun p = func; signal_call(1,p)(); return 0; } 運行結果為： [cpp] view plaincopyhello world!!! Press any key to continue 現在我們來分析下上面的代碼，我們采用上面的定義形式實現了如下兩行代碼： typedef void (*pfun) (); pfun signal_call(int a,pfun fdsa); 在接下來的main()函數中我們定義了一個函數指針p，使其指向了 func()函數，接下來我們使用了一句 signal_call(1,p)();代碼，實現了func函數調用，那么這到底是怎么實現的呢?那么我們來分析下，前面的signal_call(1,p)返回的是一個函數指針，在代碼中我們發現其實返回的就是p，所以signal_call(1,p)();就可以變形為p()，看到這種形式我們這就可以很清楚的看出，它調用的就是我們代碼中的func()函數了。現在讀者明白了signal()函數的實現方法，接下來我們來看看一段使用signal捕捉除數為0時候的異常代碼。 [cpp] view plaincopy#include #include #include #include #include #include jmp_buf buf; int err; void handler( int num ) { err = num; printf( "發生浮點計算異常\n"); longjmp( buf, 1); } int main( void ) { double a, b; char str[20]; int ret; _control87( 0, _MCW_EM ); if( signal( SIGFPE, handler ) == SIG_ERR ) { printf("綁定失敗\n" ); abort(); } ret = setjmp( buf ); if(0 == ret ) { printf("請輸入被除數："); scanf("%lf",&a); printf("請輸入除數："); scanf("%lf",&b); printf( "a / b = %4.3g\n", a/b); printf("發生異常時候不會被執行的語句\n"); } return 0; } 沒有發生異常時候的運行結果： [cpp] view plaincopy請輸入被除數：123 請輸入除數：3 a / b = 41 發生異常時候不會被執行的語句 Press any key to continue 發生異常時候的運行結果： [cpp] view plaincopy請輸入被除數：12 請輸入除數：0 發生浮點計算異常 Press any key to continue 現在來分析下上面的運行結果，先看看_control87( 0, _MCW_EM );這句，可能很多讀者對于這代碼比較陌生，它的功能是開啟所有的浮點計算異常，通常情況下浮點計算異常是被屏蔽掉的，我們為了能夠使得接下來的signal能夠捕捉到浮點計算異常，所以要將其開啟。在往下看我們通過signal( SIGFPE, handler )來綁定了一個浮點計算異常處理函數，如果發生異常時，那么就調用handler()函數來處理。接下來通過ret = setjmp( buf );保存程序運行的環境信息，以便接下來的調用longjmp()函數能夠根據這個保存的信息返回該程序先前setjmp()函數的執行點。同時我們對比兩次運行的結果發現如果發現異常的時候接下來的打印語句“printf("發生異常時候不會被執行的語句\n");”是不會被執行的，直接跳轉到我們綁定的handler()函數執行了，當然我們在此僅僅是例舉一些簡單的代碼教會讀者學會使用setjmp()函數和longjmp()函數來實現異常處理，讀者完全可以在此基礎上編寫出復雜的異常處理。 到這兒C語言的異常處理部分就結束了，由于本人水平有限，博客中的不妥或錯誤之處在所難免，殷切希望讀者批評指正。同時也歡迎讀者共同探討相關的內容，如果樂意交流的話請留下你寶貴的意見。 |
