Арнольд Роббинс - Linux программирование в примерах

• Название: Linux программирование в примерах
• Автор: Арнольд Роббинс
• Издательство: Кудиц-Образ
• Жанр: Программное обеспечение
• Год: 2005
• ISBN: 5-9579-0059-1

В книге рассмотрены вопросы, связанные с программированием под Linux: файловый ввод/вывод, метаданные файлов, основы управления памятью, процессы и сигналы, пользователи и группы, вопросы интернационализации и локализации, сортировка, поиск и многие другие. Много внимания уделено средствам отладки, доступным под GNU Linux. Все темы иллюстрируются примерами кода, взятого из V7 UNIX и GNU. Эта книга может быть полезна любому, кто интересуется программированием под Linux.

---

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);

527  break;

Этот фрагмент кода представляет цикл while. Строка 508 управляет вложенными циклами посредством стека сохраненных переменных jmp_buf. Строки 511–524 выполняют цикл while (используя цикл С while!). Строка 511 проверяет условие цикла. Если оно истинно, строка 513 выполняет switch на возвращаемое значение setjmp(). Если оно равно 0 (строки 514–516), строка 515 выполняет тело оператора. Однако, когда setjmp() возвращает TAG_BREAK или TAG_CONTINUE, оператор switch обрабатывает их соответствующим образом (строки 517–518 и 519–521 соответственно).

Оператор break на уровне awk передает TAG_BREAK функции longjmp(), a continue уровня awk передает TAG_CONTINUE. Снова из eval.c с некоторыми пропущенными не относящимися к делу подробностями:

657 case Node_K_break:

658  INCREMENT(tree->exec_count);

     /* ... */

675  longjmp(loop_tag, TAG_BREAK);

676  break;

677

678 case Node_K_continue:

679  INCREMENT(tree->exec_count);

     /* ... */

696  longjmp(loop_tag, TAG_CONTINUE);

670  break;

Вы можете думать о setjmp() как об установке метки, а о longjmp() как выполнении goto с дополнительным преимуществом возможности сказать, откуда «пришел» код (по возвращаемому значению).

12.5.2. Обработка масок сигналов: sigsetjmp() и siglongjmp()

По историческим причинам, которые, скорее всего, утомили бы вас до слез, стандарт С 1999 г. ничего не говорит о влиянии setjmp() и longjmp() на состояние сигналов процесса, а POSIX явно констатирует, что их влияние на маску сигналов процесса (см. раздел 10.6 «Сигналы POSIX») не определено.

Другими словами, если программа изменяет свою маску сигналов процесса между первым вызовом setjmp() и вызовом longjmp(), каково состояние маски сигналов процесса после longjmp()? Та ли эта маска, когда была впервые вызвана setjmp()? Или это текущая маска? POSIX явно утверждает, что «нет способа это узнать».

Чтобы сделать обработку маски сигналов процесса явной, POSIX ввел две дополнительные функции и один typedef:

#include <setjmp.h> /* POSIX */

int sigsetjmp(sigjmp_buf env, int savesigs); /* Обратите внимание:

                                        sigjmp_buf, не jmp_buf! */

void siglongjmp(sigjmp_buf env, int val);

Главным отличием является аргумент savesigs функции sigsetjmp(). Если он не равен нулю, текущий набор заблокированных сигналов сохраняется в env вместе с остальным окружением, которое сохраняется функцией setjmp(). siglongjmp() с env, в которой savesigs содержала true, восстанавливает сохраненную маску сигналов процесса

ЗАМЕЧАНИЕ. POSIX также ясен в том, что если savesigs равен нулю (false), сохраняется ли маска сигналов процесса или восстанавливается, не определено, как в случае с setjmp()/longjmp(). Это, в свою очередь, предполагает, что если собираетесь использовать 'sigsetjmp(env, 0)', вы также можете не беспокоиться: все дело в том, чтобы иметь контроль над сохранением и восстановлением маски сигналов процесса!

12.5.3. Важные предостережения

Есть несколько технических предостережений, о которых нужно знать.

Во-первых, поскольку сохранение и восстановление среды может быть беспорядочной машинно-зависимой задачей, setjmp() и longjmp() могут быть макросами

Во-вторых, стандарт С ограничивает использование setjmp() следующими ситуациями.

• В качестве единственного контролирующего выражения в операторе цикла или условном операторе (if, switch).

• В качестве одного операнда выражения сравнения (==, < и т.д.), с целой константой в качестве другого операнда. Выражение сравнения может быть единственный контролирующим выражением цикла или условного оператора.

• В качестве операнда унарного оператора '!', причем результирующее выражение является единственным контролирующим выражением цикла или условного оператора.

• В качестве всего выражения оператора-выражения, возможно, приведенного к типу void. Например:

(void)setjmp(buf);

В-третьих, если вы хотите изменить локальную переменную в функции, которая вызывает setjmp(), после вызова и хотите, чтобы эта переменная сохранила свое последнее присвоенное после longjmp() значение, нужно объявить эту переменную как volatile. В противном случае все локальные переменные, не являющиеся volatile и изменившиеся после того, как была первоначально вызвана setjmp(), имеют неопределенные значения. (Обратите внимание, что сама переменная jmp_buf не должна объявляться как volatile.) Например:

1  /* ch12-setjmp.с --- демонстрирует setjmp()/longjmp() и volatile. */

2

3  #include <stdio.h>

4  #include <setjmp.h>

5

6  jmp_buf env;

7

8  /* comeback --- выполнение longjmp */

9

10 void comeback(void)

11 {

12  longjmp(env, 1);

13  printf("This line is never printed\n");

14 }

15

16 /* main - вызов setjmp, действия с переменными, вывод значений */

17

18 int main(void)

19 {

20  int i = 5;

21  volatile int j = 6;

22

23  if (setjmp(env) == 0) { /* первый раз */

24   i++;

25   j++;

26   printf("first time: i = %d, j = %d\n", i, j);

27    comeback));

28  } else /* второй раз */

29   printf("second time: i = %d, j = %d\n", i, j);

30

31  return 0;

32 }

В этом примере сохранение своего значения ко второму вызову printf() гарантируется лишь j (строка 21). Значение (строка 20) в соответствии со стандартом С 1999 г. не определено. Это может быть 6, может быть 5, а может даже какое-нибудь другое значение!

В-четвертых, как описано в разделе 12.5.2 «Обработка масок сигналов: sigsetjmp() и siglongjmp()», стандарт С 1999 г. не делает никаких утверждений о влиянии, если оно есть, setjmp() и longjmp() на состояние сигналов программы. Если это важно, вам придется вместо них использовать sigsetjmp() и siglongjmp().

В-пятых, эти процедуры содержат поразительные возможности для утечек памяти! Рассмотрим программу, в которой main() вызывает setjmp(), а затем вызывает несколько вложенных функций, каждая из которых выделяет с помощью malloc() динамическую память. Если наиболее глубоко вложенная функция делает longjmp() обратно в main(), указатели на динамическую память теряются. Взгляните на ch12-memleak.c: