学习笔记06-学习《精通UNIX下C语言编程及项目实践》

全局跳转

  UNIX下的C语言中,有一对特殊的调用:跳转函数, 原型如下:

#include <setjmp.h> int setjmp(jmp_buf env); void longjump(jmp_buf env, int val);

  函数setjmp存储当前的堆栈环境(包括程序的当前执行位置)到参数env中,当函数正常调用成功时返回0. 函数longjmp恢复保存在env中堆栈信息, 并使程序转移到env中保存的位置处重新执行. 这两个函数联合使用, 可以实现程序的重复执行.

  函数longjmp调用成功后, 程序转移到函数setjmp处执行, 函数setjmp返回val. 如果参数val的取值为0, 为了与上次正常调用setjmp相区别,函数setjmp将自动返回1.

  下面是一个使用了跳转语句的例子, 它跳转两次后退出.

[bill@billstone Unix_study]$ cat jmp1.c #include <setjmp.h>   int j = 0; jmp_buf env;   int main() {         auto int i, k = 0;           i = setjmp(env);         printf("setjmp = [%d], j = [%d], k = [%d]/n", i, j++, k++);         if(j > 2)                 exit(0);         sleep(1);         longjmp(env, 1);           return 0; } [bill@billstone Unix_study]$ make jmp1 cc     jmp1.c   -o jmp1 [bill@billstone Unix_study]$ ./jmp1 setjmp = [0], j = [0], k = [0] setjmp = [1], j = [1], k = [1] setjmp = [1], j = [2], k = [2] [bill@billstone Unix_study]$

  其中, j记录了程序的执行次数. 按理说, k的值应该保持不变, 因为当返回到setjmp重新执行时, 保存的堆栈中k应该保持0不变, 但实际上却变化了. 请高手指点, 是不是setjmp本身实现的问题(我用的环境是Red Hat 9)?

  单线程I/O超时处理

  UNIX下的I/O超时处理是一个很常见的问题, 它的通常做法是接收输入(或发送输出)后立刻返回, 如果无输入(或输出)则n秒后定时返回.

  一般情况下, 处理UNIX中I/O超时的方式有终端方式, 信号跳转方式和多路复用方式等三种. 本节设计一个定时I/O的例子, 它从文件描述符0中读取一个字符, 当有输入时继续, 或者3秒钟后超时退出,并打印超时信息.

  (1) 终端I/O超时方式

  利用ioctl函数, 设置文件描述符对应的标准输入文件属性为”接收输入后立刻返回, 如无输入则3秒后定时返回.

[bill@billstone Unix_study]$ cat timeout1.c #include <unistd.h> #include <termio.h> #include <fcntl.h>   int main() {         struct termio old, new;         char c = 0;           ioctl(0, TCGETA, &old);         new = old;         new.c_lflag &= ~ICANON;         new.c_cc[VMIN] = 0;         new.c_cc[VTIME] = 30;         // 设置文件的超时时间为3秒         ioctl(0, TCSETA, &new);         if((read(0, &c, 1)) != 1)                 printf("timeout/n");         else                 printf("/n%d/n", c);         ioctl(0, TCSETA, &old);           return 0; } [bill@billstone Unix_study]$ make timeout1 cc     timeout1.c   -o timeout1 [bill@billstone Unix_study]$ ./timeout1 x 120 [bill@billstone Unix_study]$ ./timeout1 timeout [bill@billstone Unix_study]$

  (2) 信号与跳转I/O超时方式

  在read函数前调用setjmp保存堆栈数据并使用alarm设定3秒定时.

[bill@billstone Unix_study]$ cat timeout2.c #include <setjmp.h> #include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <signal.h>   int timeout = 0; jmp_buf env;   void timefunc(int sig){         timeout = 1;         longjmp(env, 1); }   int main() {         char c;           signal(SIGALRM, timefunc);         setjmp(env);         if(timeout == 0){                 alarm(3);                 read(0, &c, 1);                 alarm(0);                 printf("%d/n", c);         }         else                 printf("timeout/n");           return 0; } [bill@billstone Unix_study]$ make timeout2 cc     timeout2.c   -o timeout2 [bill@billstone Unix_study]$ ./timeout2 v                   // 需要按Enter健激活输入 118 [bill@billstone Unix_study]$ ./timeout2 timeout [bill@billstone Unix_study]$

  (3) 多路复用I/O超时方式

  一个进程可能同时打开多个文件, UNIX中函数select可以同时监控多个文件描述符的输入输出, 进程将一直阻塞, 直到超时或产生I/O为止, 此时函数返回, 通知进程读取或发送数据.

  函数select的原型如下:

#include <sys/types.h> #include <sys/times.h> #include <sys/select.h> int select(int nfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds, fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout); FD_CLR(int fd, fd_set *fdset);    // 从fdset中删去文件描述符fd FD_ISSET(int fd, fd_set *fdset);   // 查询文件描述符是否在fdset中 FD_SET(int fd, fd_set *fdset);     // 在fdset中插入文件描述符fd FD_ZERO(fd_set *fdset);        // 清空fdset

  参数nfds是select监控的文件描述符的时间, 一般为监控的最大描述符编号加1.

  类型fd_set是文件描述符集合, 其元素为监控的文件描述符.

  参数timeout是描述精确时间的timeval结构,它确定了函数的超时时间,有三种取值情况:

  a) NULL. 函数永远等待, 直到文件描述符就绪.

  b) 0. 函数不等待, 检查文件描述符状态后立即返回.

  c) 其他值. 函数等待文件描述符就绪, 或者定时完成时返回.

  函数select将返回文件描述符集合中已准备好的文件总个数. 函数select返回就绪文件描述符数量后, 必须执行read等函数, 否则函数继续返回就绪文件数.

[bill@billstone Unix_study]$ cat timeout3.c #include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <sys/times.h> #include <sys/select.h>   int main() {         struct timeval timeout;         fd_set readfds;         int i;         char c;           timeout.tv_sec = 3;         timeout.tv_usec = 0;         FD_ZERO(&readfds);         FD_SET(0, &readfds);         i = select (1, &readfds, NULL, NULL, &timeout);         if(i > 0){                 read(0, &c, 1);                 printf("%d/n", c);         }         else if(i == 0)                 printf("timeout/n");         else                 printf("error/n");           return 0; } [bill@billstone Unix_study]$ make timeout3 cc     timeout3.c   -o timeout3 [bill@billstone Unix_study]$ ./timeout3 x 120 [bill@billstone Unix_study]$ [bill@billstone Unix_study]$ ./timeout3 timeout [bill@billstone Unix_study]$