C語言的異常處理案例代碼

相信很多朋友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(dāng)然估計在大學(xué)出于一般的性的學(xué)習(xí)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(xiàn)異常處理呢？

那么我們今天就說說一種典型的實現(xiàn)C語言異常處理的方法，以setjmp()函數(shù)和longjmp()函數(shù)實現(xiàn)的異常處理，我盡可能的把它們是怎樣實現(xiàn)異常處理方法講解清楚，希望接下來的內(nèi)容對你有所幫助，讓你學(xué)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(zhí)行期間發(fā)生的事件，它中斷正在執(zhí)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(xiàn)的任何意外或異常情況的方法。

接下來我們先看看setjmp()函數(shù)和longjmp()函數(shù)實現(xiàn)C語言異常處理。

setjmp()函數(shù)原型：

int ( jmp_buf env );

如果我們打開源代碼會發(fā)現(xiàn)在setjmp()函數(shù)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(diào)用setjmp()函數(shù)的過程中保存程序的當(dāng)前運行時的堆棧環(huán)境，保存這些堆棧環(huán)境有什么用呢？接下來我們看看longjmp()函數(shù)。

longjmp()函數(shù)原型：

void longjmp( jmp_buf env, int value );

剛剛上面的函數(shù)功能是保存程序執(zhí)行時候的堆棧環(huán)境，我們發(fā)現(xiàn)在longjmp()函數(shù)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(diào)用longjmp時，會根據(jù)這個曾經(jīng)保存的變量來恢復(fù)先前的環(huán)境，并且當(dāng)前的程序控制流，會因此而返回到最初調(diào)用setjmp()函數(shù)時的程序執(zhí)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(shù)調(diào)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(shù)：");

scanf("%lf",&a);

printf("請輸入除數(shù)：");

if(setjmp(buf)==0)

{

scanf("%lf",&b);

if(0==b)

error_code();

printf("相除的結(jié)果為：%f\n",a/b);

}

else

printf("出現(xiàn)錯誤除數(shù)為0\n");

return 0;

}

運行結(jié)果為：

[cpp] view plaincopy

請輸入被除數(shù)：12

請輸入除數(shù)：0

出現(xiàn)錯誤除數(shù)為0

Press any key to continue

看了上面的運行結(jié)果，現(xiàn)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(shù)和longjmp()函數(shù)的返回值和參數(shù)的具體含義。兩個函數(shù)中的env變量保存的是調(diào)用setjmp()函數(shù)的時候當(dāng)前運行程序的堆棧信息，而longjmp()函數(shù)的調(diào)用就是根據(jù)在調(diào)用setjmp()函數(shù)的時候的堆棧信息返回到最初調(diào)用setjmp()函數(shù)的地方，而其中的第二個參數(shù)就是此刻setjmp()函數(shù)的返回值，但是值得注意的就是調(diào)用longjmp()函數(shù)之后setjmp函數(shù)返回的值必須是非零值，如果longjmp傳送的value參數(shù)值為0，那么實際上setjmp返回的值是1。一開始我們調(diào)用setjmp()函數(shù)的時候，它的返回值為0，之后再調(diào)用longjmp()函數(shù)的時候，通過設(shè)定longjmp()函數(shù)的第二個參數(shù)來設(shè)定它的返回值。

現(xiàn)在我們來分析上邊的代碼，在main()函數(shù)中，我們最初調(diào)用setjmp()函數(shù)的時候，把當(dāng)前的環(huán)境信息保存在了buf中，函數(shù)返回0，然后往下運行，我們輸入0。通過if語句發(fā)現(xiàn)b的值為0那么就調(diào)用error_code()函數(shù)來進行處理，在該函數(shù)中我們使用了longjmp()函數(shù)，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(shù)的作用是用來得到最初調(diào)用setjmp()函數(shù)是的環(huán)境信息，以便在使用longjmp()函數(shù)的時候能夠正確的返回到setjmp()函數(shù)最初的調(diào)用處，而后面的參數(shù)表示的返回到setjmp()函數(shù)的時候的返回值。我們在此返回1，所以執(zhí)行else部分的語句。

分析完了上面的代碼，讀者應(yīng)該都知道了兩個函數(shù)的使用方法，值得注意的地方就是我們在setjmp與longjmp結(jié)合使用時，它們必須有嚴(yán)格的先后執(zhí)行順序，先調(diào)用setjmp函數(shù)，之后再調(diào)用longjmp函數(shù)，以恢復(fù)到先前被保存的“程序執(zhí)行點”。否則，假如在setjmp調(diào)用之前，執(zhí)行l(wèi)ongjmp函數(shù)，將導(dǎo)致程序的執(zhí)行流變的不可猜測，很輕易導(dǎo)致程序崩潰而退出。為了加深讀者的對于兩個函數(shù)參數(shù)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(jié)果為：

[cpp] view plaincopy

func1 return value:1

func2 return value:2

func3 return value:3

Press any key to continue

看看運行結(jié)果，我們分析下代碼，在每個函數(shù)中我們調(diào)用longjmp()函數(shù)，通過設(shè)置第二個參數(shù)為不同的值來改變setjmp()函數(shù)的返回值，然后我們通過判斷value值來打印出是那個函數(shù)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(shù)的參數(shù)的使用情況。如果我們在上面的代碼中稍作修改，在setjmp()函數(shù)的調(diào)用之前調(diào)用longjmp()函數(shù)，我們發(fā)現(xiàn)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(shù)的使用，如果對于這個函數(shù)不理解的讀者，可以多看幾次我給出的模擬該函數(shù)的實現(xiàn)代碼。

頭文件： #include

功能：設(shè)置某一信號的對應(yīng)動作

函數(shù)原型：void (*signal(int signum,void(* handler)(int)))(int);

注意：第一個參數(shù)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(shù)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(xiàn)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(shù)原型拆分為了如上兩行代碼，現(xiàn)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(shù)指針（注：如果有對函數(shù)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(shù)指針》），其類型為含有一個int型參數(shù)，無返回值；

第二行代碼中，signal函數(shù)的返回值是一個函數(shù)指針，與第一行我們定義的類型相同，第二個參數(shù)也為一個函數(shù)指針，其實signal的返回值就是第二個函數(shù)指針指向的函數(shù)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(xiàn)方式，呈現(xiàn)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(jié)果為：

[cpp] view plaincopy

hello world!!!

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現(xiàn)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(xiàn)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(shù)中我們定義了一個函數(shù)指針p，使其指向了 func()函數(shù)，接下來我們使用了一句 signal_call(1,p)();代碼，實現(xiàn)了func函數(shù)調(diào)用，那么這到底是怎么實現(xiàn)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(shù)指針，在代碼中我們發(fā)現(xiàn)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(diào)用的就是我們代碼中的func()函數(shù)了。現(xiàn)在讀者明白了signal()函數(shù)的實現(xiàn)方法，接下來我們來看看一段使用signal捕捉除數(shù)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(fā)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(shù)：");

scanf("%lf",&a);

printf("請輸入除數(shù)：");

scanf("%lf",&b);

printf( "a / b = %4.3g\n", a/b);

printf("發(fā)生異常時候不會被執(zhí)行的語句\n");

}

return 0;

}

沒有發(fā)生異常時候的運行結(jié)果：

[cpp] view plaincopy

請輸入被除數(shù)：123

請輸入除數(shù)：3

a / b = 41

發(fā)生異常時候不會被執(zhí)行的語句

Press any key to continue

發(fā)生異常時候的運行結(jié)果：

[cpp] view plaincopy

請輸入被除數(shù)：12

請輸入除數(shù)：0

發(fā)生浮點計算異常

Press any key to continue

現(xiàn)在來分析下上面的運行結(jié)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?yōu)榱四軌蚴沟媒酉聛淼膕ignal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(shù)，如果發(fā)生異常時，那么就調(diào)用handler()函數(shù)來處理。接下來通過ret = setjmp( buf );保存程序運行的環(huán)境信息，以便接下來的調(diào)用longjmp()函數(shù)能夠根據(jù)這個保存的信息返回該程序先前setjmp()函數(shù)的執(zhí)行點。同時我們對比兩次運行的結(jié)果發(fā)現(xiàn)如果發(fā)現(xiàn)異常的時候接下來的打印語句“printf("發(fā)生異常時候不會被執(zhí)行的語句\n");”是不會被執(zhí)行的，直接跳轉(zhuǎn)到我們綁定的handler()函數(shù)執(zhí)行了，當(dāng)然我們在此僅僅是例舉一些簡單的代碼教會讀者學(xué)會使用setjmp()函數(shù)和longjmp()函數(shù)來實現(xiàn)異常處理，讀者完全可以在此基礎(chǔ)上編寫出復(fù)雜的異常處理。