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在C++?中慎用setjmp和longjmp解析

更新時間：2023年06月05日 15:27:07 作者：泡沫o0

setjmp和longjmp是C語言中用于實現(xiàn)非局部跳轉(zhuǎn)的函數(shù)，setjmp和longjmp 是 C 語言中一個很強(qiáng)大的函數(shù)，這篇文章主要介紹了在C++?中慎用setjmp和longjmp的相關(guān)知識,需要的朋友可以參考下

前言

setjmp和longjmp 是 C 語言中一個很強(qiáng)大的函數(shù)!

setjmp和longjmp是C語言中用于實現(xiàn)非局部跳轉(zhuǎn)的函數(shù)。它們通常用于處理錯誤和異常情況，尤其是在C++的異常處理機(jī)制不可用或不適用的情況下。

setjmp函數(shù)用于保存當(dāng)前的程序執(zhí)行環(huán)境，包括程序計數(shù)器、棧指針、寄存器等信息。這些信息被保存在一個類型為jmp_buf的變量中。setjmp函數(shù)的返回值取決于它是如何被調(diào)用的。如果是直接調(diào)用，它返回0；如果是由longjmp函數(shù)調(diào)用，它返回longjmp的第二個參數(shù)。

#include <setjmp.h>
jmp_buf env;
if (setjmp(env) == 0) {
    // This is the return from the direct call to setjmp.
    // Do something...
} else {
    // This is the return from the call to longjmp.
    // Handle the error or exception...
}

longjmp函數(shù)用于恢復(fù)由setjmp保存的程序執(zhí)行環(huán)境。當(dāng)調(diào)用longjmp時，程序會立即跳轉(zhuǎn)到最近一次調(diào)用setjmp的位置，并使setjmp返回longjmp的第二個參數(shù)。注意，longjmp不會返回，它會直接改變程序的控制流。

#include <setjmp.h>
jmp_buf env;
void foo() {
    // An error or exception occurs...
    longjmp(env, 1);
}
int main() {
    if (setjmp(env) == 0) {
        foo();
    } else {
        // Handle the error or exception...
    }
    return 0;
}

雖然setjmp和longjmp在某些情況下可能很有用，但它們也有很多潛在的問題。例如，它們不會正確處理C++的對象析構(gòu)和異常處理機(jī)制，可能會導(dǎo)致資源泄露和未定義行為。因此，除非你非常清楚你在做什么，否則最好避免使用setjmp和longjmp。

longjmp 跳轉(zhuǎn)的資源釋放過程

對于C/C++中的基本類型（如int、double等）和在棧上分配的對象，當(dāng)它們的作用域結(jié)束時，它們會自動被銷毀，不需要手動釋放。這是因為它們的生命周期與它們的作用域綁定。當(dāng)你離開一個作用域時，該作用域中的所有局部變量都會被自動銷毀。

當(dāng)你使用longjmp進(jìn)行非局部跳轉(zhuǎn)時，你實際上是在改變程序的控制流，跳出了某些變量的作用域。這意味著這些變量的生命周期結(jié)束，它們會被自動銷毀。

因此，對于基本類型和在棧上分配的對象，即使你使用longjmp進(jìn)行非局部跳轉(zhuǎn)，也不會導(dǎo)致內(nèi)存泄漏，因為它們會在作用域結(jié)束時被自動銷毀。

然而，對于動態(tài)分配的內(nèi)存和其他需要手動管理的資源（如打開的文件、鎖定的互斥鎖等），你需要確保在調(diào)用longjmp之前正確地釋放它們，否則可能會導(dǎo)致資源泄漏。

C++ 使用setjmp和longjmp 的危險性

在C++中，使用setjmp和longjmp進(jìn)行非局部跳轉(zhuǎn)是可能的，但并不推薦。這是因為setjmp和longjmp不會正確處理C++的對象析構(gòu)和異常處理機(jī)制，可能會導(dǎo)致資源泄露和未定義行為。

當(dāng)你調(diào)用longjmp時，它會立即跳轉(zhuǎn)到最近的setjmp位置，而不會執(zhí)行在這兩個位置之間的任何代碼。這意味著如果你在setjmp和longjmp之間創(chuàng)建了任何對象，這些對象的析構(gòu)函數(shù)不會被調(diào)用，可能會導(dǎo)致資源泄露。同樣，如果你在setjmp和longjmp之間拋出了任何異常，這些異常也不會被捕獲。

我擁有地址能訪問之前的數(shù)據(jù)么?

當(dāng)你使用longjmp進(jìn)行非局部跳轉(zhuǎn)時，你實際上是在改變程序的控制流，跳出了某些變量的作用域。這意味著這些變量的生命周期結(jié)束，它們應(yīng)該被銷毀。然而，由于longjmp的工作方式，這些變量的析構(gòu)函數(shù)不會被調(diào)用。這可能會導(dǎo)致資源泄漏，如果這些變量是類的對象，并且在它們的析構(gòu)函數(shù)中管理了一些資源（如動態(tài)分配的內(nèi)存）。

然而，即使這些變量的析構(gòu)函數(shù)沒有被調(diào)用，你仍然不應(yīng)該再訪問這些變量。這是因為它們的生命周期已經(jīng)結(jié)束，它們的狀態(tài)已經(jīng)變得未定義。如果你試圖訪問一個生命周期已經(jīng)結(jié)束的變量，你可能會遇到各種問題，如無效的內(nèi)存訪問錯誤、未定義的行為等。

因此，即使你在longjmp之后仍然有一個指向?qū)ο蟮闹羔?，你也不?yīng)該再使用這個指針，因為該對象的狀態(tài)已經(jīng)變得未定義。在C++中，一旦一個對象的生命周期結(jié)束，你就應(yīng)該停止使用該對象。

可以加一個標(biāo)志位,在跳轉(zhuǎn)后釋放所有內(nèi)存么?

在理論上，你可以在調(diào)用longjmp之前設(shè)置一個標(biāo)志位，然后在longjmp之后檢查這個標(biāo)志位，如果它被設(shè)置了，那么你就釋放所有的資源。然而，在實踐中，這可能會非常復(fù)雜和容易出錯。

首先，你需要確保你能夠正確地追蹤所有的資源。這可能包括動態(tài)分配的內(nèi)存、打開的文件、鎖定的互斥鎖、創(chuàng)建的線程等等。在一個大型的程序中，追蹤所有的資源可能會非常困難。

其次，你需要確保你能夠在任何時候安全地釋放這些資源。這可能需要你在程序的每個部分都添加額外的錯誤處理代碼，以處理可能的longjmp。這可能會使你的代碼變得非常復(fù)雜和難以維護(hù)。

最后，即使你能夠正確地追蹤和釋放所有的資源，longjmp仍然可能導(dǎo)致未定義行為。這是因為longjmp不會正確地處理C++的對象析構(gòu)和異常處理機(jī)制。如果你在setjmp和longjmp之間創(chuàng)建了任何對象，這些對象的析構(gòu)函數(shù)不會被調(diào)用，可能會導(dǎo)致資源泄露。同樣，如果你在setjmp和longjmp之間拋出了任何異常，這些異常也不會被捕獲。

因此，雖然在理論上你可以使用longjmp來處理段錯誤，但在實踐中這通常是一個非常糟糕的主意。如果你的程序發(fā)生段錯誤，最好的做法通常是盡快終止程序，然后使用調(diào)試器來找出問題的原因。

全是堆上的對象也會泄漏么?

即使所有的數(shù)據(jù)都存儲在棧上，使用setjmp和longjmp進(jìn)行非局部跳轉(zhuǎn)仍然可能導(dǎo)致問題。這是因為setjmp和longjmp不會正確處理C++的對象析構(gòu)和異常處理機(jī)制。

當(dāng)你調(diào)用longjmp時，它會立即跳轉(zhuǎn)到最近的setjmp位置，而不會執(zhí)行在這兩個位置之間的任何代碼。這意味著如果你在setjmp和longjmp之間創(chuàng)建了任何對象，這些對象的析構(gòu)函數(shù)不會被調(diào)用，可能會導(dǎo)致資源泄露。同樣，如果你在setjmp和longjmp之間拋出了任何異常，這些異常也不會被捕獲。

此外，即使你的數(shù)據(jù)都存儲在棧上，你仍然需要確保你能夠在任何時候安全地釋放這些數(shù)據(jù)。這可能需要你在程序的每個部分都添加額外的錯誤處理代碼，以處理可能的longjmp。這可能會使你的代碼變得非常復(fù)雜和難以維護(hù)。

因此，雖然在理論上你可以使用longjmp來處理段錯誤，但在實踐中這通常是一個非常糟糕的主意。如果你的程序發(fā)生段錯誤，最好的做法通常是盡快終止程序，然后使用調(diào)試器來找出問題的原因。

智能指針能避免longjmp的泄漏么?

智能指針在C++中主要用于自動管理動態(tài)分配的內(nèi)存，以防止內(nèi)存泄漏。它們并不能直接解決longjmp引發(fā)的問題，因為longjmp跳過了智能指針的析構(gòu)函數(shù)，這可能會導(dǎo)致智能指針管理的內(nèi)存泄漏。

然而，智能指針可以在某些情況下幫助你更安全地管理資源。例如，如果你有一個智能指針，你可以在longjmp之前手動調(diào)用其reset方法來釋放其管理的內(nèi)存。這樣，即使你跳過了智能指針的析構(gòu)函數(shù)，也不會導(dǎo)致內(nèi)存泄漏。

然而，這并不能解決所有的問題。例如，如果你在setjmp和longjmp之間創(chuàng)建了一個新的智能指針，你可能無法在longjmp之前調(diào)用其reset方法，因為你無法預(yù)知longjmp的發(fā)生。

總的來說，雖然智能指針可以在某些情況下幫助你更安全地管理資源，但它們并不能完全解決longjmp引發(fā)的問題。在C++中，最好的做法是避免使用longjmp，并使用異常來進(jìn)行錯誤處理。