Linux программирование в примерах

Роббинс Арнольд

12.5. Нелокальные переходы

«Идите прямо в тюрьму. Не проходите GO. Не забирайте 200$».

– Монополия -

Вы, без сомнения, знаете, чем является

goto

: передачей потока управления на метку где-то в текущей функции. Операторы

goto

при скупом употреблении могут послужить удобочитаемости и правильности функции (Например, когда все проверки ошибок используют

goto

для перехода на метку в конце функции, такую, как

clean_up

, код с этой меткой проводит очистку [закрывая файлы и т.п.] и возвращается.) При плохом использовании

операторы

goto

могут привести к так называемой «лапше» в коде, логику которого становится невозможно отследить.

Оператор

goto

в языке С ограничен переходом на метку в текущей функции. Многие языки в семействе Алгола, такие, как Паскаль, допускают использование

goto

для выхода из вложенной функции в предшествующую вызывающую функцию. Однако в С нет способа, в пределах синтаксиса самого языка, перейти в определенную точку другой функции, пусть даже и вызывающей. Такой переход называется нелокальным переходом.

Почему полезен нелокальный переход? Рассмотрите интерактивную программу, которая считывает и выполняет программы. Предположим, пользователь запускает длительное задание, разочаровывается или меняет мнение о данном задании и нажимает CTRL-С для генерирования сигнала

SIGINT

. Когда запускается обработчик сигнала, он может перейти обратно в начало главного цикла чтения и обработки команд. Строковый редактор ed представляет простой пример этого:

$ ed -p '> ' sayings /* Запуск ed, '> ' используется как приглашение */

sayings: No such file or directory

> a /* Добавить текст */

Hello, world

Don't panic

^C /* Сгенерировать SIGINT */

? /* Сообщение об ошибке ''один размер подходит всем'' */

> 1,$p /* ed возвращается в командную строку */

Hello, world /* '1,$p' prints all the lines */

Don't panic

> w /* Сохранить файл */

25

> q /* Все сделано */

Внутри себя

ed

устанавливает перед циклом команд точку возврата, и обработчик сигнала осуществляет нелокальный переход на эту точку возврата.

12.5.1. Использование стандартных функций:

setjmp

и

longjmp

Нелокальные переходы осуществляются с помощью функций

setjmp

и

longjmp

. Эти функции используются в двух разновидностях. Традиционные процедуры определены стандартом ISO С:

#include <setjmp.h> /* ISO С */

int setjmp(jmp_buf env);

void longjmp(jmp_buf env, int val);

Тип

jmp_buf

определен через

typedef

в

<setjmp.h>

.

setjmp

сохраняет текущее «окружение» в

env

.

env

обычно является глобальной или статической на уровне файла переменной, так что она может использоваться из вызванной функции. Это окружение включает любую информацию, необходимую для перехода на местоположение, из которого была вызвана

setjmp

. Содержание

jmp_buf

по своей природе машинно-зависимо; таким образом,

jmp_buf

является непрозрачным типом: тем, что вы используете, не зная, что находится внутри него.

setjmp

возвращает 0, когда она вызывается для сохранения в

jmp_buf

текущего окружения. Ненулевое значение возвращается, когда с использованием окружения осуществляется нелокальный переход:

jmp_buf command_loop; /* На глобальном уровне */

/* ... затем в main ... */

if (setjmp(command_loop) == 0) /* Состояние сохранено, продолжить */

 ;

else /* Мы попадаем сюда через нелокальный переход */

 printf("?\n"); /* ed's famous message */

/* ... теперь начать цикл команд ... */

longjmp

осуществляет переход. Первым параметром является

jmp_buf

, который должен быть инициализирован с помощью

setjmp

. Второй является целым ненулевым значением, которое

setjmp

возвращает в первоначальное окружение. Это сделано так, что код, подобный только что показанному, может различить установку окружения и прибытие путем нелокального перехода.

Стандарт С утверждает, что даже если

longjmp

вызывается со вторым аргументом, равным 0,

setjmp

по-прежнему возвращает ненулевое значение. В таком случае она возвращает 1.

Возможность передать целое значение и вернуться обратно из

setjmp

полезна; это позволяет коду уровня пользователя различать причину перехода. Например,

gawk

использует эту возможность для обработки операторов

break

и

continue

внутри циклов. (Язык awk осознанно сделан похожим на С в своем синтаксисе для циклов, с использованием

while

,

do-while

,

for

,

break

и

continue

.) Использование

setjmp

выглядит следующим образом (из

eval.c

в дистрибутиве

gawk

3.1.3):

507 case Node_K_while:

508 PUSH_BINDING(loop_tag_stack, loop_tag, loop_tag_valid);

509

510 stable_tree = tree;

511 while (eval_condition(stable_tree->lnode)) {

512 INCREMENT(stable_tree->exec_count);

513 switch (setjmp(loop_tag)) {

514 case 0: /* обычный не переход */

515 (void)interpret(stable_tree->rnode);

516 break;

517 case TAG_CONTINUE: /* оператор continue */

518 break;

519 case TAG_BREAK: /* оператор break */

520 RESTORE_BINDING(loop_tag_stack, loop_tag, loop_tag_valid);

521 return 1;

522 default:

523 cant_happen;

524 }

525 }

526 RESTORE_BINDING(loop_tag_stack, loop_tag, loop_tag_valid);