【C语言教程】【常用类库】（十三）异常处理 - ＜setjmp.h＞ 和 ＜assert.h＞

13. 异常处理 - <setjmp.h> 和 <assert.h>

在C语言中，异常处理不像在一些现代高级语言中有内建的 try-catch 机制，但可以通过使用 <setjmp.h> 提供的setjmp和longjmp 来实现类似的异常处理机制。同时，<assert.h> 提供了断言功能，用于检测程序状态，有助于调试和开发。

13.1. 使用 setjmp 和 longjmp 进行非本地跳转

setjmp 和 longjmp 函数常用于实现非本地跳转，可以通过这种方式打破函数调用的正常顺序。这对于错误处理和异常条件下退出过于嵌套的函数调用尤为有用。

• 基本用法：
  • setjmp(jump_buffer)：保存当前的执行环境（包括栈指针、程序计数器等），并在以后恢复。
  • longjmp(jump_buffer, val)：恢复到之前用setjmp保存的执行点，使程序从那里继续执行，setjmp将返回 val。

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

jmp_buf jump_buffer;

void function_with_error() {
    printf("Function with error is executed\n");
    longjmp(jump_buffer, 1);  // 跳回到 setjmp 的执行点，并返回 1
}

int main() {
    if (setjmp(jump_buffer) == 0) {
        printf("Starting main execution\n");
        function_with_error();  // 调用可能出错的函数
    } else {
        printf("Error handled, back to main\n");
    }
    return 0;
}

• 异常处理案例：上面的代码展示了如何使用 setjmp 和 longjmp 来进行错误处理。当程序执行到 longjmp 时，会跳回到 setjmp 的位置，并返回一个非零值，这表明一种异常或错误的处理路径。

13.2. 使用断言进行调试

<assert.h> 提供了一种简单的检查程序状态的机制，使得程序在检测到意外条件时立即终止执行。通过在开发阶段加入断言，可以提高代码的鲁棒性。

• 使用场景和示例：
  • assert(expression)：检查表达式是否为真，如果为假（即表达式的值为0），程序输出错误信息并终止。
  • 常用于检测数组边界、非空指针等条件。

#include <assert.h>
#include <stdio.h>

int main() {
    int x = 5;
    printf("Before assert\n");
    assert(x == 5);  // 此断言不会触发
    // assert(x != 5);  // 如果取消注释，这里将触发断言终止程序
    printf("After assert\n");
    return 0;
}

• 在大规模项目中的应用：
  • 断言在大型复杂项目中可以用于检测不变量（没有在代码执行过程中改变的条件），帮助开发者定位逻辑错误。
  • 在发布版本中通常会禁用断言，以去除其对性能的影响。这可以通过定义 NDEBUG 来实现。

通过合理使用 setjmp 和 longjmp 进行异常处理，以及在调试过程中利用 assert，可以有效地提高程序的健壮性和可靠性。