为了开发强壮的程序,需要预见程序在执行时可能的错误,并对错误进行检测和处理以在错误发生时能够采取适当的行为。C语言提供了几个处理错误的函数库。
C语言使用断言监控程序的行为,断言函数声明在
中,原型为:
void assert(int expression);
assert
函数是以宏的形式实现的。参数expression
是一个在正常情况下应该为真的表达式。在执行assert
函数时,会检测expression
的值,如果结果为0(为假),则assert
函数会向标准错误流输出断言失败的信息(包括断言函数的参数、调用断言函数的文件名和断言函数所在行号等信息),并调用abort
函数终止程序。
assert
由于引入了额外的检查,会增加程序的运行时间,有时这是难以接受的,因此可以在程序发布时禁止assert
调用。只需要在包含
前定义宏NDEBUG
即可禁止assert
调用。
由于assert
函数可以被禁止调用,因此不要在assert
函数中包含影响程序行为的内容。
/************************************** * using_assert.c * * * * C语言的错误检测机制:断言 * **************************************/
#include
#include
int main()
{
int x;
printf("请输入一个正整数:");
scanf("%d", &x);
assert(x > 0);
printf("输入的数符合要求!\n");
return 0;
}
标准库中的一些函数在运行时出现错误会向
中的 errno
变量声明一个错误码。 如果要根据errno
判断这些函数是否发生了错误,在调用前需要先将errno
清零。 errno
中存储的值通常为两种,一种是EDOM
,定义域错误,当传递给函数的某个参数的值不输入函数的定义域;第二个是ERANGE
,取值范围错误,当函数的返回值过大,超过了函数的返回值范围时发生。
中提供了两种函数来输出错误信息,其原型分别为:
void perror(const char *s);
char *strerror(int enum);
perror
函数声明在
中,它输出的信息的格式如下:
s: 出错信息
依次输出参数字符串s
,冒号,空格,根据errno
确定的错误信息和换行符。
strerror
在
中声明,它根据errno
中的错误码生成描述这种错误的字符串。
/************************************** * using_errno.c * * * * C语言中的错误码errno及相关函数的用 * * 法 * **************************************/
#include
#include
#include
#include
int main()
{
errno = 0;
sqrt(-1);
perror("开平方参数错误");
puts(strerror(EDOM));
puts(strerror(errno));
return 0;
}
C语言利用信号(signal
)处理异常情况。信号有两种类型,程序运行时发生的错误或程序外部触发的事件。当有错误或外部事件发生时,就称产生了一个信号。大多数信号是异步的,可以在程序执行过程中的任何时刻发生,必须采用统一的方式处理它们。
在
中定义了一系列宏,用于表示不同的信号。
宏名 | 含义 |
---|---|
SIGABRT |
异常终止,可能由于调用abort引起 |
SIGFPE |
在数学计算中发生错误引起(例如除0或溢出等) |
SIGILL |
非法指令 |
SIGINT |
中断 |
SIGSEGV |
非法存储访问 |
SIGTERM |
终止请求 |
C语言的实现可以提供更多的信号宏,只要在宏的名字以SIG
开头并全用大写字母组成。在不同的计算机系统上表中的信号并不全有意义。
在
中有一个signal
函数,该函数的用处是为不同的信号安装信号处理函数,以便在信号发生的时候调用。其原型为:
void (*signal(int sig, void (*func)(int)))(int);
signal
的返回值是前一个信号处理函数的指针。
每个信号处理函数都必须有一个int
类型的参数,当信号发生时,信号的代码以参数的信息传入信号处理函数。
除非信号是由abort
函数或raise
函数引起,否则在信号处理函数中不要使用任何库函数或者使用静态存储变量。
不同的信号在信号处理函数执行完成后有不同的结果,一种是返回原函数继续执行,一种是终止,一种是未定义。
C语言在
中提供了预定义的处理函数,都是用宏表示的,分别是:
- `SIG_DFL`。以默认方式处理信号,`SIG_DFL`的结果是由实现定义的,大部分情况会导致程序终止。
-` SIG_IGN`。当信号发生时,忽略该信号。
还提供了另一个宏SIG_ERR
,它用以在安装信号处理函数时是否发生错误的宏,如果安装失败,就会返回SIG_ERR
的值,并在errno
中写入一个正值。
为了避免递归,在调用处理函数时,程序在后台将该信号对应的信号处理函数重置为SIG_DFL
,或者以其他方式封锁。
raise
函数除了信号在特定条件下自动产生外,也可以 使用raise
函数触发信号 ,该函数在
中声明,raise
函数的原型为:
int raise(int sig);
返回值说明调用是否成功, 0表示成功,否则失败。
/************************************** * using_signal.c * * * * 使用C语言中的信号 * **************************************/
#include
#include
void Handler(int sig)
{
printf("Handler called for signal %d\n", sig);
}
void RaiseSignal()
{
raise(SIGILL);
}
int main()
{
void (*orig_handler)(int);
printf("Installing handler for signal %d\n", SIGILL);
orig_handler = signal(SIGILL, Handler);
RaiseSignal();
printf("Change handler to SIG_IGN\n");
signal(SIGILL, SIG_IGN);
RaiseSignal();
printf("Restoring original handler\n");
signal(SIGILL, orig_handler);
RaiseSignal();
printf("Program terminates normally!\n");
return 0;
}
通常情况下,函数在执行完后会返回到调用它的地方继续执行,如果想要由函数直接跳转到另外一个函数, 则可以使用
中提供的非局部跳转函数。goto
只能跳转到同一函数内的标记处。
中主要的是setjmp
和longjmp
两个函数,setjm
p宏标记程序中的一个位置,随后又longjmp
跳转到这个位置。这一机制主要用以错误处理。这两个函数的原型为:
int setjmp(jmpbuf env);
void longjmp(jmp_buf env, int val);
setjmp
宏调用的参数为jmp_buff
类型,同样在
中定义。setjmp
将当前的环境(包括指向当前绘制的指针)保存到变量中以便在longjmp
中调用,返回0.
使用longjmp
宏回到setjmp
宏标记的地方,调用的参数是与setjmp
同一个jmp_buf
变量,longjmp
首先根据jmp_buf
恢复环境,然后从setjmp
中返回,返回的值就是val
的值(如果val
为0,则setjmp
返回1)。val
实际上是发生跳转的位置的标志,可以根据该值判断当前代码的执行是从哪个longjmp
跳转过来的。
/************************************* * using_setjmp.c * * * * 使用C语言的非局部跳转函数,例子来 * * 源于C语言程序设计-现代方法 * *************************************/
#include
#include
static jmp_buf env;
void f1(void);
void f2(void);
int main()
{
int ret;
ret = setjmp(env);
printf("setjmp returned %d\n", ret);
if (ret != 0)
{
printf("Program terminates: longjmp called\n");
return 0;
}
f1();
printf("Program terminates normally\n");
return 0;
}
void f1(void)
{
printf("f1 begins\n");
f2();
printf("f2 returns");
}
void f2(void)
{
printf("f2 begins\n");
longjmp(env, 1);
printf("f2 returns\n");
}