Mdr-C-Tutorial

14.3 程序支持 ​

本节介绍三组与程序运行直接相关的标准库能力：结束程序、访问执行环境，以及在函数调用之间进行非局部跳转。

1. 本节内容 ​

  1. 14.3.1 终止程序：比较从 main 返回以及调用 exit、quick_exit、_Exit、abort 时的不同效果。
  2. 14.3.2 环境访问：使用命令行实参、环境表项和 system。
  3. 22.2 跳转：理解 setjmp 与 longjmp 的语义和限制。

先学习各种终止方式会执行哪些清理，再阅读环境访问。setjmp 和 longjmp 会绕过通常的函数返回路径，应在掌握普通控制流后再学习。

2. 习题 ​

#11410
⚡2⏳2

下面的程序把命令行参数当作自己的终止状态：

c
#include <stdlib.h>

int main(int argc, char *argv[]) {
    if (argc != 2) {
        return EXIT_FAILURE;
    }
    return atoi(argv[1]);
}

编译后分别用 0、1、255、256、-1、300 运行，每次运行后立刻在 shell 里查看状态：bash 用 echo $?，cmd 用 echo %ERRORLEVEL%。把六次结果列成表。

  1. 哪些结果与原参数值相同，哪些不同？不同的那几个说明终止状态只能表达多大的范围？
  2. EXIT_SUCCESS 与 EXIT_FAILURE 分别保证是什么值？为什么程序互操作时应当只用这两个宏？
  3. main 的返回值经过什么路径变成父进程能看到的状态？和 exit(atoi(argv[1])) 相比，这里用 return 有区别吗？
#11411
⚡3⏳3

写一个按行统计文件的工具 count，用 atexit 在程序结束时打印汇总：

text
$ ./count f1.txt f2.txt f3.txt
f1.txt: 3
f2.txt: 2
f3.txt: 0
summary: 3 files, 5 lines

要求：

  1. 每个命令行参数是一个文件名，用 fopen 以读方式打开，逐个字符读到 EOF 统计换行符个数；最后一行没有换行符时也算一行。
  2. 每个文件统计完立即关闭，并把行数加到全局汇总里。
  3. 某个文件打不开时，用 perror 输出原因，跳过它继续处理后面的文件，最终退出状态为 1；全部成功时退出状态为 0。
  4. 汇总行由 atexit 登记的回调打印，这样中途 return 或 exit 都能保证它出现。注意回调的签名是 void (*)(void)，它拿不到参数，累计量只能放在文件作用域的对象里。
  5. 一个参数都没有时，向标准错误打印 usage: count FILE... 并返回 2，此时不打印汇总行。

测试数据：

text
f1.txt 的内容为三行，每行以换行符结尾；
f2.txt 的内容为两行，最后一行没有换行符；
f3.txt 是空文件。

验收：

  • ./count f1.txt f2.txt f3.txt 输出上面四行，退出状态 0。
  • ./count f1.txt missing.txt f2.txt 在标准错误上出现 missing.txt: No such file or directory，标准输出仍有 f1.txt: 3、f2.txt: 2 与汇总行 summary: 2 files, 5 lines，退出状态 1。
  • ./count 不打印汇总行，退出状态 2。

最后回答：把 atexit(summary) 挪到参数个数检查之前，./count 的输出会变成什么？为什么把注册放在检查之后就避免了这种情况？

#11412
⚡4⏳3

写两个程序（也可以合成一个，用第一个参数区分）：

  • child：把命令行给的整数原样作为 main 的返回值；
  • parent：用 system 启动 child，打印 system 返回的值。

用 11410 那张表中的六个参数值各跑一遍 parent，把 parent 打印的 system 返回值与 11410 记录的 shell 状态并排列出。

然后回答：

  1. 两列在你的平台上是一致还是不一致？如果不一致，system 的返回值是 shell 状态左移了若干位，还是另外编码过？
  2. system 的返回值编码方式由谁决定？标准对它作了统一规定吗？
  3. 写 system(cmd) == 3 来判断“子进程以状态 3 结束”的可移植性如何？要可移植地判断成功，应该怎么写？
  4. 把 system 的参数换成 NULL 时它返回什么、含义是什么？在你的程序里何时应当先查一次 system(NULL)？
#11413
⚡5⏳2

下面的程序把标准输出设为全缓冲（setvbuf 的用法见 13.5 其他文件操作），先记一行日志，然后用断言检查一个在发布版本中会被移除的前提：

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

int main(void) {
    static char buf[8192];
    setvbuf(stdout, buf, _IOFBF, sizeof buf);

    puts("starting");
    int n = 0;
    assert(n > 0);
    puts("finished");
    return 0;
}

(1) 原样编译运行，把标准输出重定向到文件，记录文件内容、标准错误上的内容与退出状态。

(2) 用 -DNDEBUG 重新编译运行，记录三项结果。说明断言被移除后，程序走了哪条路径。

(3) 解释为什么文件里看不到 starting：断言失败时走的是哪条终止路径，它是否刷新 buf 里的数据？

(4) 不改断言，让 starting 在断言失败前一定落到文件里。给出修改后的程序，并说明你把 fflush 放在哪一行、为什么这样放。

(5) 按 14.1 的说法，n > 0 这种由外部输入决定的条件该不该用 assert？如果 n 来自命令行，程序应该怎么改？