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
:
1 /* ch12-memleak.с --- демонстрирует утечки памяти с помощью setjmp/longjmp. */
2
3 #include <stdio.h>
4 #include <malloc.h> /* для определения ptrdiff_t в GLIBC */
5 #include <setjmp.h>
6 #include <unistd.h>
7
8 jmp_buf env;
9
10 void f1(void), f2(void);
11
12 /* main --- утечка памяти с помощью setjmp и longjmp */
13
14 int main(void)
15 {
16 char *start_break;
17 char *current_break;
18 ptrdiff_t diff;
19
20 start_break = sbrk((ptrdiff_t)0);
21
22 if (setjmp(env) == 0) /* первый раз */
23 printf("setjmp called\n");
24
25 current_break = sbrk((ptrdiff_t) 0);
26
27 diff = current_break - start_break;
28 printf("memsize = %ld\n", (long)diff);
29
30 f1;
31
32 return 0;
33 }
34
35 /* f1 --- выделяет память, осуществляет вложенный вызов */
36
37 void f1(void)
38 {
39 char *p = malloc(1024);
40
41 f2;
42 }
43
44 /* f2 --- выделяет память, выполняет longjmp */
45
46 void f2(void)
47 {
48 char *p = malloc(1024);
49
50 longjmp(env, 1);
51 }
Эта программа устанавливает бесконечный цикл, используя
setjmp
и
longjmp
. Строка 20 использует для нахождения текущего начала кучи
sbrk
(см. раздел 3.2.3 «Системные вызовы:
brk
и
sbrk
»), а затем строка 22 вызывает
setjmp
. Строка 25 получает текущее начало кучи; это место каждый раз изменяется, поскольку
longjmp
повторно входит в код. Строки 27–28 вычисляют, сколько было выделено памяти, и выводят это количество. Вот что происходит при запуске:
$ ch12-memleak /*
Запуск программы */
setjmp called
memsize = 0
memsize = 6372
memsize = 6372
memsize = 6372
memsize = 10468
memsize = 10468
memsize = 14564
memsize = 14564
memsize = 18660
memsize = 18660
...
Память утекает из программы, как через решето. Она работает до тех пор, пока не будет прервана от клавиатуры или пока не закончится память (в этом случае образуется основательный дамп ядра).
Каждая из функций
f1
и
f2
выделяют память, a
f2
выполняет
longjmp
обратно в
main
(строка 51). Когда это происходит, локальные указатели (строки 39 и 48) на выделенную память пропали! Такие утечки памяти может оказаться трудно отследить, поскольку часто выделяются небольшие размеры памяти, и как таковые, они могут оставаться незамеченными в течение ряда лет [128] .
128
Такая утечка была у нас в
gawk
К счастью, она исправлена — Примеч. автора.
Этот код явно патологический, но он предназначен для иллюстрации нашей мысли:
setjmp
и
longjmp
могут вести к трудно обнаруживаемым утечкам памяти. Предположим, что
f1
правильно вызвал
free
. Было бы далеко неочевидно, что память никогда не будет освобождена. В более крупной и более реалистичной программе, в которой
longjmp
мог быть вызван лишь посредством
if
, найти такую утечку становится даже еще труднее.
Таким образом, при наличии
setjmp
и
longjmp
динамическая память должна управляться посредством глобальных переменных, а у вас должен быть код, который обнаруживает вход через
longjmp
(посредством проверки возвращаемого значения
setjmp
). Такой код должен затем освободить динамически выделенную память, которая больше не нужна.
В-шестых,
longjmp
и
siglongjmp
не следует использовать из функций, зарегистрированных посредством
atexit
(см. раздел 9.1.5.3 «Функции завершения»).
В-седьмых,
setjmp
и
longjmp
могут оказаться дорогими операциями на машинах с множеством регистров.
При наличии всех этих проблем вы должны строго рассмотреть дизайн своей программы. Если вам не нужно использовать
setjmp
и
longjmp
, то, может, стоит обойтись без их использования. Однако, если их использование является лучшим способом структурировать свою программу, продолжайте и используйте их, но делайте это осмотрительно.
12.6. Псевдослучайные числа
Многим приложениям нужны последовательности случайных чисел. Например, игровые программы, имитирующие бросание костей, раздачу карт или вращение барабанов игровой машины, нуждаются в возможности случайного выбора одного из возможных значений. (Подумайте о программе
fortune
, содержащей большую коллекцию афоризмов; каждый раз при запуске она «случайно» выдает новое высказывание.) Многие криптографические алгоритмы также требуют наличия случайных чисел «высокого качества». В данном разделе описываются различные способы получения последовательностей случайных чисел.