setjmp/longjmp实现简单的异常处理

先来看这段最简单的异常处理程序
try
{
printf("Hello World!\n");
throw(1);
printf("This line won't be printed\n");
}
catch(int e)
{
printf("exception catched: 1\n");
}
finally
{
printf("finally\n");
}
程序在打印Hello World!后，抛出异常值1，被catch捕获，打印exception catched: 1，然后进入finally，打印finally。
那么假如你是编译器，你会怎样实现这段逻辑呢？

为啥 mingw 只有64位的 seh 呢

很容易想到的做法是goto语句，它可以实现到指定标签的跳转。只要用goto代替throw，用对应的标签代替catch，就可以模拟这段逻辑了。
{
printf("Hello World!\n");
goto LABEL_1;
printf("This line won't be printed\n");
}
LABEL_1:
{
printf("exception catched: 1\n");
}
{
printf("finally\n");
}
你可能会问：那么finally呢？其实很简单，finally一定会在try/catch之后执行，所以它是顺序结构，什么都不用做就行了
于是我们用相应的宏TRY、CATCH、FINALLY和ENDTRY写出第一个头文件sjlj1.h：

测试一下：


完美

真的完美吗？
别忘了异常的一个特性是可以跨函数栈，那么如果我拿出这样的一个程序

在当前函数中抛出异常，上层函数捕获，阁下又该如何应对呢？
很显然这里无法使用goto，因为goto不能跨函数跳转，sjlj1.h在这里将会发生编译错误。那么有什么方式可以实现通用的跨函数跳转吗？当然有，那就是本期的主角setjmp和longjmp。这两个函数位于<setjmp.h>中，它们的原型如下：
int setjmp(jmp_buf env);
void longjmp(jmp_buf env, int val);
setjmp用于记录当前的上下文env，longjmp用于带值跳转到setjmp记录的上下文env中。这样描述可能仍然一头雾水，不妨用一个简单的示例来说明：


从输出结果中可以注意到12行和19行的printf都没有执行，这是因为18行的longjmp让程序流程直接跳到了主函数的30行，跳过了func1()和func2()中余下的部分。
setjmp()和fork()有点像，它会返回两次，第一次是执行setjmp()函数后的返回值，固定为0；第二次是执行longjmp()时传递的值val，longjmp()函数会从setjmp()函数中返回。这一奇妙的性质可以实现函数间的goto语句。于是我们可以用setjmp/longjmp来实现这个程序。
用setjmp/longjmp重写TRY/CATCH宏，得到第二个版本的sjlj2.h：

预编译后的等价程序是这样的

测试一下

完美

原来sjlj是setjmp/longjmp，之前一直都不知道，只下载过dwarf和seh的MinGW

longjmp()函数会从setjmp()函数中返回，这种神奇的特性是怎么实现的呢？上下文env又是个什么东西？
这其实没有什么黑魔法。env是个jmp_buf类型的结构体，用于存放各寄存器的值，setjmp()将当前上下文中各寄存器的值保存到env中，而longjmp()从env结构体中恢复各寄存器的值，也包括指令寄存器EIP，于是程序就恢复到setjmp()时的上下文中继续执行了。
setjmp/longjmp这两个函数都是汇编实现的，以x86程序为例
这是jmp_buf结构体的定义

主要保存了6个寄存器ebx、esp、ebp、esi、edi、eip的值。没有保存eax、ecx和edx的值，因为ABI规定它们属于暂存寄存器，值不需要跨函数保存。
setjmp函数的实现

longjmp函数的实现

注意longjmp()只能从调用堆栈的栈顶向下跳转，而不能反过来。不能longjmp()跳转到一个已经退出的函数中。因为已退出的函数栈是无效的。以下的代码将导致未定义行为：

那么这次问题完美解决了吗？
别着急，来看看第三个程序sjlj3.c

把头文件换成sjlj2.h试试：

怎么会事呢？
别忘了每级函数调用中都可以有try块，那么sjlj2.h在这个程序中能正常工作吗？显然不能，因为我们只有一个记录上下文的全局变量_sjlj_ctx，而这两个try块每个都要独自记录上下文。这会导致main函数中setjmp的上下文被func_throws_inside中的覆盖。
很显然我们需要一个对应的上下文堆栈，而不是单个变量。继续改进第三版sjlj3.h：

测试一下

完美

那么这次，真的完美了。。吗？
别高兴得太早，因为还有一种情况叫uncaught exception，如果一个异常一直未被捕获，它将一直向上传播，直到主函数中，然后终止程序。来看看第4个程序sjlj4.c

func_throws_9()函数中抛出了9，而catch覆盖的值只有1和2。把头文件换成sjlj3.h试试

哦豁，好像不太对。异常发生后func中一段不应该被打印的代码被打印了出来，而main函数中也捕获到了错误的异常值。这是为什么呢？
再回看一遍sjlj3.h的实现方式吧。

代码逻辑展开后是这样的：
int sjret = setjmp(push(env_stack));
if (sjret == 0) // try
{
...
}
else if (sjret == num) // catch num
{
...
}
{ // finally
...
}
pop(env_stack);
可以看到缺少了一种“兜底”逻辑：如果所有的else if均未命中，那么应该终止当前函数的执行，并向上传播异常。因此，我们需要一个flag变量，在throw时标记，在catch时清除，并在try块结束时检查flag的值，如果仍被标记则表示存在未捕获的异常，需要longjmp()到上级try块。如果当前已经是顶级try块，则终止进程。
继续改进第4版sjlj4.h：

使用了一个thread_local变量_sjlj_uncaught来记录未捕获的异常，并在ENDTRY中检查，如果值为真则跳转到上个上下文。
测试一下

这次终于得到了一个可用的简单异常处理模型

这个呢

高质量贴，不愧是吧主

，在学协程的时候见过

大佬，我是大三学生，我大四找实习时想找c 或c加加工程师的工作，可是我不知道要学习些什么，很迷茫，b站上也没找到学习路线，能不能给我说一下学习路线，和推荐的网课视频啊？