longjmp导致局部变量丢失

0 总结

• longjmp与setjmp语句之间的变量赋值，在O0下正常，在O1、2下丢失。
• 变量须满足：
  1. 在调用setjmp函数中的局部变量（栈变量） ，全局变量不受影响
  2. 非volatile

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局部变量有几种情况需要特殊说明：

• 局部变量 且 操作的是变量的值：会丢失。
• 局部变量 且 操作的是变量引用的地址：不会丢失。

请参考文章末尾的例子。

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解决方法：加volatile， 或 对局部变量的操作放在setjmp与longjmp外。

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1 问题复现

#include 
#include 

int d = 4;
int e = 5;

int main()
{
	int a = 1;
	int b = 2;
	int c = 3;
	sigjmp_buf local_sigjmp_buf;

	a = 10;
	if (sigsetjmp(local_sigjmp_buf, 0) == 0)
	{
		
		b = 20;
		d = 40;
		siglongjmp(local_sigjmp_buf, 1);
	}
	else
	{
		c = 30;
		e = 50;
	}
	printf("a = %d,b = %d,c = %d,d = %d, e = %d\n", a, b, c, d, e);

	return 0;
}
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使用O1编译

执行结果：b=20赋值丢失

$ gcc -o main3 -Wall -g -ggdb -O1 -g3 -gdwarf-2 main3.c
$ ./main3
a = 10,b = 2,c = 30,d = 40, e = 50
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使用O0编译

执行结果：符合预期

$ gcc -o main3 -Wall -g -ggdb -O0 -g3 -gdwarf-2 main3.c
$ ./main3
a = 10,b = 20,c = 30,d = 40, e = 50
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2 原因与解法

编译器在O1优化下，把sigsetjmp与siglongjmp之间的局部变量赋值操作丢掉了。

对比：左侧gcc O0，右侧gcc O1

手册中已有说明，满足三个条件的变量赋值无效：

• 变量属于setjmp所在函数的局部变量：必须是栈上的变量。
• 变量在setjmp和longjmp之间有修改。
• 变量没有volatile。

LONGJMP(3)                                                        Linux Programmer's Manual                                                       LONGJMP(3)

NAME
       longjmp, siglongjmp - nonlocal jump to a saved stack context

SYNOPSIS
       #include 

       void longjmp(jmp_buf env, int val);

       void siglongjmp(sigjmp_buf env, int val);

NOTES
       The values of automatic variables are unspecified after a call to longjmp() if they meet all the following criteria:
       ·  they are local to the function that made the corresponding setjmp(3) call;
       ·  their values are changed between the calls to setjmp(3) and longjmp(); and
       ·  they are not declared as volatile.
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解法很简单：加volatile

这类一旦发生很难排查，事后排查难度远大于代码review发现。

3 对PG的影响

Postgresql中的存在大量PG_TRY/PG_CATCH宏的使用：

例如

这类宏是对sigsetjmp、siglongjmp函数的一层封装：（这里给一段PG10的定义，比较简单）

// 全局变量
sigjmp_buf *PG_exception_stack = NULL;

// 宏定义
#define PG_TRY()  \
	do { \
		sigjmp_buf *save_exception_stack = PG_exception_stack; \
		ErrorContextCallback *save_context_stack = error_context_stack; \
		sigjmp_buf local_sigjmp_buf; \
		if (sigsetjmp(local_sigjmp_buf, 0) == 0) \
		{ \
			PG_exception_stack = &local_sigjmp_buf

#define PG_CATCH()	\
		} \
		else \
		{ \
			PG_exception_stack = save_exception_stack; \
			error_context_stack = save_context_stack

#define PG_END_TRY()  \
		} \
		PG_exception_stack = save_exception_stack; \
		error_context_stack = save_context_stack; \
	} while (0)

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对于这几个宏，在使用时需要注意：

如果在PG_TRY里面修改了栈变量，一定要确认变量加了volatile，全局变量不受影响。

新版本的PG也在注释中做了提示。

4 补充用例：函数参数赋值是否失效？

结论：

• 传值的参数也会失效，等价与局部变量。
• 操作指针地址数据的不会失效。
• 操作指针值的也会失效。

#include 
#include 
#include 

struct TEST
{
	int d;
	int e;
};

void func(int a, int *b)
{
	sigjmp_buf local_sigjmp_buf;

	struct TEST *p;
	p = (struct TEST*) malloc(sizeof(struct TEST));
	p->d = 4;
	p->e = 5;


	struct TEST *q;
	q = (struct TEST*) malloc(sizeof(struct TEST));
	q->d = 400000;
	q->e = 500000;

	int c = 3;
	if (sigsetjmp(local_sigjmp_buf, 0) == 0)
	{
		
		a = 10;
		*b = 20;
		c = 30;
		p->d = 40;
		q = p;
		siglongjmp(local_sigjmp_buf, 1);
	}
	else
	{
		printf("a = %d,b = %d, c = %d, p->d = %d, q->e = %d\n", a, *b, c, p->d, q->e);
	}
}

int main()
{
	int x = 2;
	func(1, &x);
	return 0;
}

// gcc -o main4 -Wall -g -ggdb -O0 -g3 -gdwarf-2 main4.c
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结果

$ gcc -o main4 -Wall -g -ggdb -O0 -g3 -gdwarf-2 main4.c
$ ./main4
a = 10,b = 20, c = 30, p->d = 40, q->e = 5

$ gcc -o main4 -Wall -g -ggdb -O1 -g3 -gdwarf-2 main4.c
$ ./main4
a = 1,b = 20, c = 3, p->d = 40, q->e = 500000
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