Try-Catch Segmentation Fault in C
这篇文章对 C / C++ 老油条来说应该是属于基本操作了，但是对平时不怎么写 C 的我来说还是值得记录一下的。
起因是在写 OS 课的作业时（是的，历经千辛万苦，我终于选到了 OS 课 🎉，希望一切顺利 🙏），发现有时难以判断哪些指针是合法的，哪些是非法的。于是我想：与其费尽心机挨个检查地址范围，不如就让它抛出 SIGSEGV，然后捕获住做异常处理就好了。就像我们在其他的高级语言里非常自然的异常处理那样：
1 | try { |
可惜 C 语言中并没有 try-catch 语句。
就算有呢？
等等…… 虽然 C 不支持 try-catch，但是 C++ 支持呀。如果我们小小的作弊一下，允许使用 C++ 的话，我们是不是就可以通过 catch 住 Segmentation Fault 来检查指针是否合法了呢？答案是——也不行。因为 C++ 的 try-catch 只能捕获 C++ 语言本身的异常。Segmentation Fault 作为更底层的异常，并不会被捕获，程序还是会 crash。
使用 Signal Handler
这个时候问题很多的小明就要问了，那我们不如用 Signal Handler 来捕获 SIGSEGV 好了！这当然是没问题的。如果我们直接在 Stack Overflow 搜索，也会看到许多回答提到使用 Signal Handler。但是，多数答案只提到了如何捕获信号，但是在 handler 里只是简单的 print 一句，就早早的 exit(0) 了。这并不符合我们的要求。
如果不 exit 程序呢？正常的 signal handler 返回后，操作系统会继续执行中断产生时的下一条指令，让程序继续运行。而 SIGSEGV 发生时，访问野指针的指令显然并未完成，因此会重新执行这条指令。除非我们在 signal handler 里修复好了指针地址，让其变得合法，否则重新执行一遍显然又会抛出 SIGSEGV。这样就会无限地调到 signal handler，让程序进入死循环。
破解这个死循环的方法就是，跳出循环 😊。
类 Try-Catch 实现
我们可以通过 setjmp 函数家族跳转到 catch 对应的位置。由于是在 signal handler 中，因此应当使用 sigsetjmp 和 siglongjmp 函数对。具体实现如下：
1 |
|
注册 signal handler 的部分比较直观，这里不做赘述。setjmp 函数稍微有点难以理解。这个函数被调用一次后，会返回两次。第一次也就是正常设置 buffer，它会返回 0。因此会进入到所谓的 try block 中。当异常产生时，在 handler 中会调用 longjmp 函数。它与 setjmp 成对使用，表现刚好相反。调用一次时，它并不会返回。相反，它会通过修改一系列 context 寄存器，让 setjmp 函数返回第二次。本次的返回值可以自己定义，这里我们返回 1，于是进入到了所谓的 catch block 中。异常就被捕获了。
TL;DR：
- setjmp 调用一次，返回两次。
- longjmp 调用一次，返回零次。
综上，C 语言函数都会且只返回一次吗？答案是不一定哦。