这个 setjmp/longjmp 上下文中的自动变量是什么？答案

【问题标题】：What is an automatic variable in this setjmp/longjmp context?这个 setjmp/longjmp 上下文中的自动变量是什么？
【发布时间】：2011-09-01 13:51:00
【问题描述】：

W. Richard Stevens 的《UNIX 环境中的高级编程》指出：

"自动变量和寄存器的状态是什么主函数中的变量？”

关于当你 longjmp 从堆栈下方的某个位置返回主函数（或其他函数）时会发生什么。

接着说：

“这取决于。大多数实现不会尝试回滚这些自动变量和寄存器变量，但所有的标准说是他们的价值观是不确定的。如果你有自动你不想回滚的变量，用 volatile 属性。声明为全局或静态的变量当longjmp 被执行时被单独留下。

似乎他是在说正常的堆栈变量不会将它们的值设置回 setjmp 时的值 - 但是在 longjmp 返回后，函数的其余部分不能依赖它的堆栈变量这似乎很疯狂，所以我猜我错了。

有人可以为我定义“自动变量”并解释具体是什么没有设置回其原始值以及为什么会这样吗？

【问题讨论】：

自动变量只是一个具有auto 存储类的变量，这是没有其他存储类声明的函数变量的默认值。这是一个关键字，你知道的。

标签： c unix

【解决方案1】：

它只是说如果

您有一个未声明的自动（函数局部非静态）变量volatile；和
您在setjmp 和longjmp 之间更改变量的值

然后在longjmp 之后，该变量的值变得不确定。

我认为这与此类变量可能驻留在 CPU 寄存器中而不是 RAM 中的可能性有关，以及在 longjmp 中保存此类变量的值的相关困难。

这是gcc manual的引述：

如果您使用longjmp，请注意自动变量。 ISO C 说未声明 volatile 的自动变量未定义 longjmp 之后的值。这就是 GCC 承诺要做的所有事情，因为正确恢复寄存器变量是非常困难的，而且一个 GCC 的特点是它可以将变量放入寄存器中，而无需你的要求。

如果在您的用例中可能存在变量值丢失的问题，请将相关变量声明为volatile。

【讨论】：

当然，那个 gcc 手动引用是一个糟糕的解释：这实际上不是 ISO C 所说的。 如果它们被修改，它只会使其未定义，而困难的是不恢复它们（毕竟，您可以保存和恢复所有寄存器）而是避免不必要的恢复。
确实，这个 UB 的原因是很容易保存所有寄存器值并恢复它们，但实现跟踪 哪个是不切实际的值的副本（内存中的一个或缓存在寄存器中的那个）在longjmp 发生时是最新的。
@Random832：谢谢 - 我已经编辑了答案，试图进一步澄清事情。
@R：问题不仅仅是知道某些变量不应该回滚。如果例程调用 setjmp()，并对局部变量进行一些更改，然后调用例程 foo()，最终调用 longjmp()，编译器可以判断在 foo() 之后不需要变量的值) 返回，编译器可以将变量分配到临时寄存器，这样通过执行 longjmp()，这些变量可能在 setjmp() 之后存储在其中的任何信息都将消失。

【解决方案2】：

“自动变量”是普通（不是用寄存器或静态声明的）局部变量的旧术语，它可以追溯到C标准中使用的术语和auto关键字的原始含义。请参阅the standard 的第 6.2.4 和 6.7.1 节

至于这个：

但是在 longjmp 回到它之后，函数的其余部分不能依赖它的堆栈变量，这似乎很疯狂

这个想法是，如果您要使用 longjmp，则不应该首先修改它们，因为那样您就无法知道会发生什么。

原因是 longjmp 可能会恢复处理器寄存器等状态，自动变量可能已映射到这些状态（无法保证它们会在“堆栈”上或内存中） . 并且即使它们确实存在于内存中，某些操作可能不会[除非它被声明为 volatile] 直接访问内存，而是可以访问值已经加载到的处理器寄存器）

您的问题有点奇怪，因为它暗示您会希望恢复它们[即您对要删除的干预函数的修改] - 一般来说，这个警告是警告它们可能会在不期望的情况下被意外恢复。 “未恢复”并不意味着“不可用”[尽管标准确实声明它们不可用，因为它可能会恢复缓存的寄存器而不是内存，因此您会得到不一致的结果]，它的意思是“具有稍后函数写入的值它（因为您传递了打算将其写入的地址）”。

【讨论】：

奇怪的是，今天有这么多人似乎已经忘记了 C 的四个基本 storage class keywords 变量：auto、static、register 和 extern — 尽管 @987654329 @ 变量是 something different，充其量是可疑的。

【解决方案3】：

自动变量是常规的函数局部变量——因为它们是在堆栈上分配的，您不必关心它们的内存，它们被称为自动。

请参阅http://en.wikipedia.org/wiki/Automatic_variable 以获得更深入的描述。

【讨论】：

【解决方案4】：

我无法定义“自动变量”，但也许这可以帮助您了解setjump 期间发生的情况：

（部分）CPU 寄存器并保存到文件中。

在longjump期间：

CPU 寄存器的值被重置为保存的值。

没有别的了！（here 就是一个例子）

所以在longjump 期间，您只是回到堆栈中的较高位置，所有变量都保存在内存中未触及，特别是一些（不是全部）寄存器stack pointer 和 instruction pointer 重置为它们在 setjmp 期间的值。

【讨论】：

【解决方案5】：

auto 表示函数本地的任何内容，并且没有专门定义为static。可能值得注意的是，该标准几乎指定了他所说的行为（第 7.13.2/3 节）：

所有可访问对象都有值，抽象机器的所有其他组件有状态，截至调用 longjmp 函数时，除了自动存储持续时间的对象，它们是包含调用不具有 volatile 限定类型的相应 setjmp 宏并且在 setjmp 调用和 longjmp 调用之间发生了变化不确定。

【讨论】：