linux下C语言开发18，使用C语言自制try模块

上一节介绍了 linux 操作系统中信号的概念，我们知道了崩溃性错误通常会伴随着信号的产生。例如段错误引发的 SIGSEGV 信号，0 做除数引发的 SIGFPE 信号等等。

不仅如此，linux 中的信号也是可以被“截获”的，甚至还能够被修改处理动作。例如上一节，我们使用了 C语言编程截获了 SIGSEGV 信号，并将处理动作由默认的打印“segmentation fault”并退出，修改为我们自定义的动作，所以程序在遇到段错误时也没有退出。

python 中的错误处理—— try 语句

知道了 linux 中信号的概念，其实我们可以做些更好玩的事，在讨论这个之前，先来看看使用 python 计算 8 除以 0 的值会怎样：

#encoding=utf8

if __name__=="__main__":
        a = 8/0
        print a

不出所料，无论使用何种工具计算 8 除以 0 都是一样的没有意义，python 也是如此，在遇到 0 做除数也会崩溃退出：

# python2 t.py 
Traceback (most recent call last):
  File "t.py", line 4, in <module>
    a = 8/0
ZeroDivisionError: integer division or modulo by zero

当然，现实中谁也不会白痴的写出 0 做除数的代码，但是有些时候 0 做除数是非常隐蔽的，相信常写代码的朋友一定遇到过。

针对这类崩溃性错误，python 非常贴心的提供了 try 语句。现在使用 try 语句改写一下上面的代码，请看：

#encoding=utf8

if __name__=="__main__":
    try:
        a = 8/0
    except Exception, e:
        print 'ERROR: ', e

    print "python exit normally"

执行代码，会发现虽然仍无法计算 8/0，但是程序却避免了崩溃，先是提示“ERROR: integer division or modulo by zero”，然后打印出了“python exit normally”的程序正常退出信息。

# python2 t.py 
ERROR:  integer division or modulo by zero
python exit normally

python 的 try 语法有利于写出更加健壮的程序。但是遗憾的是 C语言并没有这样的语法，不过在了解了 linux 中信号的概念之后，我们完全可以自己实现一套 C语言的 try 语句。

setjmp 和 longjmp 函数

C 语言虽然没有直接提供类似于 python 中的 try 语句，但是却提供了 setjmp 和 longjmp 函数用于保存和恢复现场，再结合我们已经了解的 linux 中的信号机制，自己来实现一套 C语言 try 语句也并不是什么难事。

先来看看 setjmp 和 longjmp 函数的说明：

setjmp 和 longjmp 函数非常适合解决底层的错误或者冲突，setjmp 可以保存栈上下文和环境表等信息，之后 longjmp 函数可以使用这些信息，就像时光倒流回到过去一样，修改程序的执行流程。这么说有些虚，来看一下实例，请看下面的代码：

#include <stdio.h>
#include <setjmp.h>

int main()
{
    jmp_buf mark;
    int ret = 0;

    ret = setjmp(mark);
    if(0==ret){
        printf("ret == 0 is true\n");   
        longjmp(mark, -1);
    }else{
        printf("ret == 0 is false\n");
    }

    return 0;
}

分析一下这个程序，会打印“ret == 0 is true”，还是“ret == 0 is false”呢？编译并执行，却得到如下结果：

# ./a.out 
ret == 0 is true
ret == 0 is false

居然真假两条信息都被打印出来了。真叫人吃惊，现在来分析一下这个程序：

• setjmp 函数第一次执行时，会将程序执行到这句所产生的现场环境保存到 mark 里，接着返回 0。
• 因为 ret 为 0，所以程序打印出了ret == 0 is true”。
• 接着执行了 longjmp 函数，它会恢复 mark 保存的现场，也就是程序又跳回 setjmp 这一行了，但是 longjmp 函数小小的修改了一点历史：将 setjmp 的返回值修改为 -1 了。
• 因为这次 ret 为 -1，所以程序又打印了“ret == 0 is false”。
• 程序执行了 return 0。

现在应该都清楚了，可能已经有朋友发现了，把这两个函数和 linux 中的信号处理函数结合起来，不就实现了类似 python 中的 try 语句吗？

使用C语言，自制类似 python 的 try 语句

既然 longjmp 函数能够回到过去修改历史，那实现 try 语句就太简单了。还是以计算 8 除以 0 为例，我们可以写如下代码：

编译并执行，发现 C语言程序不但没有崩溃退出，输出了“main exit normally”信息，而且还贴心的提示了“ERROR: division by zero”错误提示信息。

# ./a.out 
ERROR: division by zero
main exit normally

虽然功能大体实现了，但是上面的代码并不像 try 语法那么简洁。这时可以借助于 define 宏封装，现在将代码做适当调整，请看：

#include <stdio.h>
#include <setjmp.h>
#include <signal.h>
jmp_buf   genv;

#define        try         if(({           \
                            int __ret = 0;  \
                            __ret = sigsetjmp(genv,1);  \
                            0==__ret;   \
                        }))
#define        except      else

void signal_handle(int sig)
{
    siglongjmp(genv, -1);
}
int main()
{
    int ret = 0, a = 0;
    signal(SIGFPE, signal_handle);

    try{
        a = 8/0;
    }except{
        printf("ERROR: division by zero\n");
    }

    printf("main exit normally\n");

    return 0;
}

现在经过封装，是不是很像 python 中的 try 语句了呢？编译执行，结果和预期一样：

# ./a.out 
ERROR: division by zero
main exit normally

这样我们就使用C语言自制了类似python的try语句。不过它还是有局限的，例如使用了 genv 全局变量，以及 try 只是简单的代码封装，不能嵌套使用。再例如，这种封装会修改默认的信号处理函数，可能会为其他功能模块带来不便，等等。这些不足当然是能够解决的，限于篇幅，下一节或以后再继续讨论。

其实主要就是借助于栈的数据结构特点，感兴趣的朋友可以自己先试一试，完全可以封装一个强大的 C语言 try 库。