<setjmp.h> 是 C 标准库中的一个头文件，提供了对非局部跳转的支持。通过 <setjmp.h>，程序可以设置一个跳转点（使用 setjmp 函数），并在后续的程序执行中通过 longjmp 函数跳转回该点。这对于处理错误、实现协作式多任务等场景非常有用。

📖 目录

  1. <setjmp.h> 简介
  2. 常见函数
  3. 使用场景
  4. 示例代码
  5. 参考资料

1️⃣ <setjmp.h> 简介

  • 作用：<setjmp.h> 提供了 setjmp 和 longjmp 函数，允许程序在不同位置进行控制流的跳转。通常用于异常处理或实现非线性控制流，如错误恢复。
  • 主要功能：设置跳转点、进行非局部跳转。
  • 注意事项：非局部跳转可能导致栈帧的损坏，因此在使用时需要谨慎。

2️⃣ 常见函数

<setjmp.h> 中定义了以下两个常用的函数：

📌 setjmp

setjmp 函数用于设置一个跳转点，如果之后调用 longjmp，程序将跳转到该点。

原型：

int setjmp(jmp_buf env);
  • 参数：env 是一个 jmp_buf 类型的变量，用于保存跳转点信息。
  • 返回值：
    • 初次调用 setjmp 时，返回 0。
    • 如果 longjmp 被调用，则返回非零值，表示跳转发生。

📌 longjmp

longjmp 函数用于从 setjmp 设置的跳转点恢复执行，并将 setjmp 返回值设置为指定值。

原型：

void longjmp(jmp_buf env, int val);
  • 参数：
    • env：setjmp 设置的跳转点。
    • val：跳转时的返回值，将作为 setjmp 的返回值。
  • 返回值：longjmp 不会返回，程序会跳转到 setjmp 的调用点。

3️⃣ 使用场景

<setjmp.h> 通常用于以下几种场景：

📌 错误处理

当程序遇到错误时，可以使用 setjmp 设置一个跳转点，随后通过 longjmp 跳转回该点并处理错误。这样就不需要大量的条件语句来检查和处理每个步骤的错误。

📌 实现协作式多任务

在某些多任务系统中，可以使用 setjmp 和 longjmp 实现任务的切换，从而达到类似上下文切换的效果。

📌 捕获和恢复程序状态

有时程序需要捕获当前的状态，并在发生某些事件后恢复该状态。通过 setjmp 和 longjmp，程序能够跳转回某个状态点。

4️⃣ 示例代码

📌 示例：简单的错误处理

下面的示例演示了如何使用 setjmp 和 longjmp 来处理错误。

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

jmp_buf env;

void function1() {
    printf("Entering function1\n");
    if (1) { // 假设出现错误
        longjmp(env, 1); // 跳回 setjmp
    }
    printf("Exiting function1\n");
}

int main() {
    if (setjmp(env) != 0) {
        // 错误处理
        printf("Error occurred, jumping back to main\n");
    } else {
        printf("Normal execution\n");
        function1();
    }
    
    return 0;
}

输出：

Normal execution
Entering function1
Error occurred, jumping back to main

解释：

  1. 在 main 中，首先调用 setjmp 设置一个跳转点。
  2. 调用 function1，在 function1 内部发生错误（条件 if(1) 为真），通过 longjmp 跳回到 setjmp。
  3. setjmp 返回非零值，程序进入错误处理分支，输出错误信息。

5️⃣ 参考资料

📖 C 标准库官方文档 – setjmp.h
📖 GNU C Library – setjmp.h
📖 ISO C 标准（PDF）

📌 总结

<setjmp.h> 提供了用于非局部跳转的功能，主要通过 setjmp 和 longjmp 来实现。它通常用于错误处理、恢复程序状态或实现协作式多任务。尽管这种跳转方式很强大，但它需要谨慎使用，因为它可能会破坏栈结构并影响程序的控制流。