C语言中setjmp()函数和longjmp()函数

前不久在阅读Quake3源代码的时候，看到一个陌生的函数：setjmp，一番google和查询后，觉得有必要针对setjmp和longjmp这对函数写一篇blog，总结一下。

setjmp和longjmp是C语言独有的，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，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。

先来看一下这两个函数的定义吧：

setjmp和longjmp的函数原型在setjmp.h中

函数原型：

int setjmp(jmp_buf envbuf);

setjmp函数用缓冲区envbuf保存系统堆栈的内容，以便后续的longjmp函数使用。setjmp函数初次启用时返回0值。

void longjmp(jmp_buf envbuf, int val);

longjmp函数中的参数envbuf是由setjmp函数所保存的堆栈环境，参数val设置setjmp函数的返回值。longjmp函数本身是没有返回值的，它执行后跳转到保存envbuf参数的setjmp函数调用，并由setjmp函数调用返回，此时setjmp函数的返回值就是val。

上面的说明有点拗口，通俗的解释是：先调用setjmp，用变量envbuf记录当前的位置，然后调用longjmp，返回envbuf所记录的位置，并使setjmp的返回值为val。当时用longjmp时，envbuf的内容被销毁了。其实这里的“位置”一词真正的含义是栈定指针。

接着让我们看一个小例子吧：

#include <stdio.h> 

#include <setjmp.h> 

jmp_buf buf; 

banana(){ 

    printf("in banana() \n"); 

    longjmp(buf,1); 

    printf("you'll never see this,because i longjmp'd"); 

} 

main() 

{ 

    if(setjmp(buf)) 

        printf("back in main\n"); 

    else{ 

        printf("first time through\n"); 

        banana(); 

    } 

}

（代码段引自《C专家编程》：p）

这段代码的打印结果是：

first time through

in banana()

back in main

仔细看一下应该更能体会这对函数的作用了吧。

setjmp/longjmp的最大用处是错误恢复，类似try ...catch...

他们的功能比goto强多了，goto只能在函数体内跳来跳去，而setjmp/longjmp可以在到过的所有位置间。

从java、.net世界来的兄弟们也许会很不屑于这对函数，也许会觉得这样的功能会使代码的可读性变差。不过请别忘了，这里是C的世界，每个世界有每个世界的哲学，OO只是方法学的一种，而不是全部。quake3是用C写的，据看过其代码的前辈说，其模块化非常好，所以这也是我看quake3代码的初衷。（哦，算了吧，写游戏不是随便说说的...）

注:

   我第一次看到setjmp是在quake3代码的Com_Init中，

/* 

================= 

Com_Init 

*/ 

void Com_Init( char *commandLine ) { 

    char    *s; 

    Com_Printf( "%s %s %s\n", Q3_VERSION, CPUSTRING, __DATE__ ); 

    if ( setjmp (abortframe) ) { 

        Sys_Error ("Error during initialization"); 

    }

....

卡马克在这里也是当catch用的，其中的一句注释是这么写的：

jmp_buf abortframe;        // an ERR_DROP occured, exit the entire frame

继续读吧，在代码中慢慢体会吧...

C语言的setjmp:异常处理与构建协作式多任务系统

int setjmp(jmp_buf envbuf)

宏函数setjmp()在缓冲区envbuf中保存系统堆栈里的内容，供longjmp()以后使用,setjmp()必须使用头文件setjmp.h。

调用setjmp()宏时，返回值为0，然而longjmp()把一个变原传递给setjmp(),该值（恒不为0）就是调用longjmp()后出现的setjmp()的值。

setjmp 函数用于保存程序的运行时的堆栈环境，接下来的其它地方，你可以通过调用longjmp函数来恢复先前被保存的程序堆栈环境。当setjmp和 longjmp组合一起使用时，它们能提供一种在程序中实现“非本地局部跳转”（"non-local goto"）的机制。并且这种机制常常被用于来实现，把程序的控制流传递到错误处理模块之中；或者程序中不采用正常的返回（return）语句，或函数的正常调用等方法，而使程序能被恢复到先前的一个调用例程（也即函数）中。

对setjmp函数的调用时，会保存程序当前的堆栈环境到env参数中；接下来调用longjmp时，会根据这个曾经保存的变量来恢复先前的环境，并且当前的程序控制流，会因此而返回到先前调用setjmp时的程序执行点。此时，在接下来的控制流的例程中，所能访问的所有的变量（除寄存器类型的变量以外），包含了longjmp函数调用时，所拥有的变量。

如何实现异常处理

首先设置一个跳转点（setjmp() 函数可以实现这一功能），然后在其后的代码中任意地方调用 longjmp() 跳转回这个跳转点上，以此来实现当发生异常时，转到处理异常的程序上，在其后的介绍中将介绍如何实现。 setjmp() 为跳转返回保存现场并为异常提供处理程序，longjmp() 则进行跳转（抛出异常），setjmp() 与 longjmp() 可以在函数间进行跳转，这就像一个全局的 goto 语句，可以跨函数跳转。

jmp_buf 异常结构

 使用 setjmp() 及 longjmp() 函数前，需要先认识一下 jmp_buf 异常结构。jmp_buf 将使用在 setjmp() 函数中，用于保存当前程序现场（保存当前需要用到的寄存器的值），jmp_buf 结构在 setjmp.h 文件内声明：

 typedef struct

 &leftsign;

 unsigned j_sp;  // 堆栈指针寄存器

 unsigned j_ss;  // 堆栈段

 unsigned j_flag;  // 标志寄存器

 unsigned j_cs;  // 代码段

 unsigned j_ip;  // 指令指针寄存器

 unsigned j_bp; // 基址指针

 unsigned j_di;  // 目的指针

 unsigned j_es; // 附加段

 unsigned j_si;  // 源变址

 unsigned j_ds; // 数据段

 &rightsign; jmp_buf;

 jmp_buf 结构存放了程序当前寄存器的值，以确保使用 longjmp() 后可以跳回到该执行点上继续执行。