c語言中的局部跳轉及全局跳轉功能
一、前言
在c語言中，當我們在處理某些異常情況的時候，經常會使用goto語句來進行跳轉。goto用起來很方便，但可能很多人都不知道，goto只能在一個函數里面跳轉，并不能夠跨函數跳轉。本文將介紹能夠跨函數跳轉的接口setjmp和longjmp，將圍繞如下內容展開：
1.goto的局限性
2.進程運行時的棧幀結構
3.setjmp和longjmp簡介和使用方法
4.使用了全局跳轉后main中變量的狀態(tài)
二、goto的局限性
goto只能在同一個函數里面跳轉，無法從一個函數跳轉到另一個函數中。如果試圖從一個函數跳轉到另一個函數，則編譯會報錯。參考代碼如下：
/*************************************************************************
> File Name: goto_test.c
> Author: conbiao
> Created Time: 2024年09月13日 星期五 10時47分41秒
************************************************************************/
/***********************************************************************
* HEADER
**********************************************************************/
#include<stdio.h>
/***********************************************************************
* MACRO
**********************************************************************/
/***********************************************************************
* GLOBAL VARIABLE
**********************************************************************/
/***********************************************************************
* FUNCTION DESCRIPTION
**********************************************************************/
void goto_test(void);
/***********************************************************************
* FUNCTION NAME: void goto_test()
***********************************************************************
*
* Summary:
* This function is used to test goto.
*
* Params:
* NONE.
*
* Return:
* NONE.
*
***********************************************************************/
void goto_test(void)
{
int i;
start:
i = 0;
printf("%s: start!\n",__func__);
while(1)
{
printf("%s: i = %d\n",__func__,i++);
if(i > 5)
goto main_start;
}
}
/***********************************************************************
* MAIN
**********************************************************************/
int main(int argc, char *argv[])
{
int ret = 0;
main_start:
printf("%s: start!\n",__func__);
goto_test();
return ret;
}編譯結果如下：
（2-1）
如果在同一個函數中使用goto，則能夠正常跳轉，代碼如下：
/*************************************************************************
> File Name: goto_test.c
> Author: conbiao
> Created Time: 2024年09月13日 星期五 10時47分41秒
************************************************************************/
/***********************************************************************
* HEADER
**********************************************************************/
#include<stdio.h>
/***********************************************************************
* MACRO
**********************************************************************/
/***********************************************************************
* GLOBAL VARIABLE
**********************************************************************/
/***********************************************************************
* FUNCTION DESCRIPTION
**********************************************************************/
void goto_test(void);
/***********************************************************************
* FUNCTION NAME: void goto_test()
***********************************************************************
*
* Summary:
* This function is used to test goto.
*
* Params:
* NONE.
*
* Return:
* NONE.
*
***********************************************************************/
void goto_test(void)
{
int i;
start:
i = 0;
printf("%s: start!\n",__func__);
while(1)
{
printf("%s: i = %d\n",__func__,i++);
if(i > 5)
goto start;
}
}
/***********************************************************************
* MAIN
**********************************************************************/
int main(int argc, char *argv[])
{
int ret = 0;
main_start:
printf("%s: start!\n",__func__);
goto_test();
return ret;
}運行結果如下：
(2-2)
三、進程運行時的棧幀結構
在https://editor.csdn.net/md/?articleId=142054973一節(jié)中已經介紹過c程序運行時的存儲空間布局，這其實是一個進程的進程空間結構。其中，?？臻g用于存儲程序在運行過程中使用到的臨時變量，在進程空間中，系統(tǒng)為每個函數分配一個棧幀，結構如下：
goto只能在其調用函數的棧幀中跳轉，無法從一個棧幀跳轉到另一個棧幀。
四、setjmp和longjmp
使用setjmp和longjmp能夠實現在棧幀上進行跳躍，其中setjmp用于設置標記，它會保存當前的執(zhí)行環(huán)境（如程序計數器、棧指針等）在調用longjmp后，會恢復之前保存的執(zhí)行環(huán)境，相當于跳轉到setjmp的位置，。
4.1 setjmp
setjmp的函數實現如下：
頭文件：#include <setjmp.h>
函數原型： int setjmp(jmp_buf env);
返回值：
如果 setjmp 是直接調用的，它將返回 0。
如果 setjmp 是通過 longjmp 調用的，它將返回 longjmp 的第二個參數（非零值）。
傳入參數：
jmp_buf env：這是一個用于存儲執(zhí)行環(huán)境的數組類型。setjmp 會將當前的執(zhí)行環(huán)境保存到這個數組中。
4.2 longjmp
longjmp的函數原型如下：
頭文件： #include <setjmp.h> 函數原型： void longjmp(jmp_buf env, int val);
傳入參數：
jmp_buf env：這是之前由 setjmp 保存的執(zhí)行環(huán)境。
int val：這是 longjmp 返回給 setjmp 的值。通常是一個非零值，用于區(qū)分不同的跳轉點。
4.3 參考代碼
/*************************************************************************
> File Name: jump_test.c
> Author: conbiao
> Created Time: 2024年09月13日 星期五 14時24分11秒
************************************************************************/
/***********************************************************************
* HEADER
**********************************************************************/
#include<stdio.h>
#include<setjmp.h>
/***********************************************************************
* MACRO
**********************************************************************/
/***********************************************************************
* GLOBAL VARIABLE
**********************************************************************/
jmp_buf env;
static int i = 0;
/***********************************************************************
* FUNCTION DESCRIPTION
**********************************************************************/
void func1(void);
/***********************************************************************
* FUNCTION NAME:
***********************************************************************
*
* Summary:
*
* Params:
*
* Return:
*
***********************************************************************/
void func1(void)
{
printf("%s: start!\n",__func__);
while(i < 8)
{
longjmp(env,i++);
}
}
/***********************************************************************
* MAIN
**********************************************************************/
int main(int argc, char *argv[])
{
int ret = 0;
ret = setjmp(env);
if(ret == 0)
{
printf("%s: This is the first call setjump!\n",__func__);
}
else
{
printf("%s: This is return from longjmp! ret = %d\n",__func__,ret);
}
func1();
return ret;
}運行結果如下：
(4.3-1)
可見，使用setjmp和longjmp實現了從func1的棧幀跳轉到main函數所在的棧幀的功能。
分析一下上面代碼的執(zhí)行過程，在main函數調用setjmp前，該進程的棧如下：
（4.3-2）
到執(zhí)行func1函數，調用longjmp前，?？臻g如下：
（4.3-3）
在setjmp時，會將當前的執(zhí)行環(huán)境信息保存到env中，當執(zhí)行l(wèi)ongjmp時，?？臻g會回到4.3-2的情況，func1的棧幀就沒有了。
五、使用全局跳轉后main函數中變量的狀態(tài)
上文已經說明了，使用longjmp會使程序回退到setjmp前的狀態(tài)。那么，如果main函數中在調用setjmp前定義了一個變量，在調用setjmp后改變了這個變量的值，那么當調用longjmp后，該變量的值是調用setjmp前的還是后的呢？
c標準表示這個狀態(tài)是不確定的。
如果希望調用longjmp后該變量的值不變，那么可以將該變量定義為全局變量或者使用static修飾，亦或者使用volatile屬性聲明。
參考資料：
《UNIX環(huán)境高級編程（第3版） (史蒂文斯 (W.Richard Stevens) 拉戈 (Stephen A.Rago))
(Z-Library)》
到此這篇關于c語言中的局部跳轉以及全局跳轉的文章就介紹到這了,更多相關c語言跳轉內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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