13、程序跳转与错误处理（setjmp.h & assert.h & errno.h）

错误处理这件事，说实话，很多C语言初学者都不太重视。我早年带团队时，经常看到代码里一堆if判断，但错误信息要么不打印，要么打印得让人看不懂。今天咱们就把C语言里三个最常用的错误处理工具——setjmp.h、assert.h和errno.h——彻底讲明白。

13.1 非局部跳转：setjmp与longjmp

先说说setjmp和longjmp。这俩函数是C语言里比较“野”的存在。它们能让你从一个函数直接跳转到另一个函数，跳过正常的函数调用栈。说白了，就是“时空穿越”。

我曾在嵌入式项目中用过它。当时要处理一个深层嵌套的解析器，遇到致命错误时，如果一层层return回去，代码会变得极其丑陋。用longjmp直接跳回顶层错误处理点，清爽多了。

基本用法

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

jmp_buf env;

void func() {
    printf("进入func\n");
    longjmp(env, 42);  // 跳回setjmp处，返回值为42
    printf("这行不会执行\n");
}

int main() {
    int val = setjmp(env);
    if (val == 0) {
        printf("首次调用setjmp\n");
        func();
    } else {
        printf("从longjmp跳回，返回值: %d\n", val);
    }
    return 0;
}

运行结果：

首次调用setjmp
进入func
从longjmp跳回，返回值: 42

注意看，func()里longjmp之后的printf根本没执行。程序直接跳回了setjmp的位置，并且setjmp第二次返回了42。

13.2 断言的艺术：assert.h

assert是个好东西。它帮你检查“不可能发生”的情况。如果条件为假，程序会打印错误信息并终止。

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

int divide(int a, int b) {
    assert(b != 0);  // 除数不能为0
    return a / b;
}

int main() {
    printf("%d\n", divide(10, 2));  // 正常
    printf("%d\n", divide(10, 0));  // 触发断言
    return 0;
}

运行到第二个divide时，程序会输出类似：

Assertion failed: b != 0, file test.c, line 5

然后直接退出。

什么时候用assert？

• 检查函数前置条件：比如指针不能为NULL，索引不能越界。
• 检查后置条件：比如函数返回值必须在某个范围内。
• 检查不变式：比如循环结束后某个变量应该满足的条件。

我曾经在一个网络库中看到有人用assert检查用户输入。结果发布版本一跑，非法输入直接导致程序崩溃——因为assert被禁用了，检查根本没生效。嗯，这是个惨痛的教训。

13.3 errno全局变量

errno是C标准库定义的一个全局变量。很多库函数在出错时会设置它。你想想看，像fopen、malloc、strtol这些函数，失败时都会告诉你具体原因。

#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>

int main() {
    FILE *fp = fopen("不存在的文件.txt", "r");
    if (fp == NULL) {
        printf("errno = %d\n", errno);
        printf("错误信息: %s\n", strerror(errno));
        perror("fopen");
    }
    return 0;
}

输出：

errno = 2
错误信息: No such file or directory
fopen: No such file or directory

errno的常见值

errno值	宏定义	含义
1	EPERM	操作不允许
2	ENOENT	文件或目录不存在
12	ENOMEM	内存不足
13	EACCES	权限不足
22	EINVAL	无效参数

13.4 perror与strerror

这两个函数是打印错误信息的利器。

• perror：直接打印到stderr，格式是“你给的字符串: 错误描述”。
• strerror：返回错误码对应的描述字符串，你可以自己决定怎么输出。

#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>

int main() {
    FILE *fp = fopen("/root/secret.txt", "r");
    if (fp == NULL) {
        // 方式1：perror
        perror("打开文件失败");
        
        // 方式2：strerror + fprintf
        fprintf(stderr, "错误码 %d: %s\n", errno, strerror(errno));
    }
    return 0;
}

输出：

打开文件失败: Permission denied
错误码 13: Permission denied

我个人习惯用perror，因为它简单直接。但如果你需要把错误信息记录到日志文件，或者做国际化处理，strerror更灵活。

13.5 知识体系总览

下面这张图帮你理清这三个头文件的关系和适用场景：

13.6 总结

这三个头文件，各有各的用处：

• setjmp.h：用于非局部跳转，适合深层错误恢复。但用起来要小心，资源管理得自己操心。
• assert.h：调试利器，帮你尽早发现逻辑错误。发布版本记得禁用。
• errno.h：标准错误码机制，配合perror和strerror使用，让错误信息一目了然。

我在实际项目中，通常这样组合使用：调试阶段用assert检查内部逻辑，运行时用errno处理外部错误（比如文件读写失败），而setjmp/longjmp只在极少数特殊场景才出手。你想想看，大部分时候，简单的if判断加错误码返回，其实就够用了。

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