从捕获浮点异常返回

Question

因此，我试图从浮点异常中 return，但我的代码却一直在循环。我实际上可以退出进程，但我想做的是return并重做导致浮点错误的计算

FPE 发生的原因是因为我有一个随机数生成器可以生成多项式的系数。使用一些 LAPACK 函数，我求解根并做一些其他事情。在此数学密集型链中的某处，发生了浮点异常。发生这种情况时，我想做的是增加随机数生成器的状态，然后重试，直到系数不会出现错误为止，因为它通常不会出现，但很少出现并导致灾难性的结果。

所以我写了一个简单的测试程序来学习如何使用信号。如下：

在exceptions.h

#ifndef EXCEPTIONS_H
#define EXCEPTIONS_H

#define _GNU_SOURCE

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>
#include <math.h>
#include <errno.h>
#include <float.h>
#include <fenv.h>

void overflow_handler(int);

#endif // EXCEPTIONS_H //

在exceptions.c

#include "exceptions.h"

void overflow_handler(int signal_number)
{
    if (feclearexcept(FE_OVERFLOW | FE_UNDERFLOW | FE_DIVBYZERO | FE_INVALID)){
        fprintf(stdout, "Nothing Cleared!\n");
    }
    else{
        fprintf(stdout, "All Cleared!\n");
    }

    return;
}

在main.c

#include "exceptions.h"


int main(void)
{
    int failure;
    float oops;

    //===Enable Exceptions===//
    failure = 1;
    failure = feenableexcept(FE_OVERFLOW | FE_UNDERFLOW | FE_DIVBYZERO | FE_INVALID);
    if (failure){
        fprintf(stdout, "FE ENABLE EXCEPTIONS FAILED!\n");
    }

    //===Create Error Handler===//
    signal(SIGFPE, overflow_handler);

    //===Raise Exception===//
    oops = exp(-708.5);
    fprintf(stdout, "Oops: %f\n", oops);

    return 0;
}

Makefile

#===General Variables===#
CC=gcc
CFLAGS=-Wall -Wextra -g3 -Ofast

#===The Rules===#
all: makeAll

makeAll: makeExceptions makeMain
    $(CC) $(CFLAGS) exceptions.o main.o -o exceptions -ldl -lm

makeMain: main.c 
    $(CC) $(CFLAGS) -c main.c -o main.o

makeExceptions: exceptions.c exceptions.h
    $(CC) $(CFLAGS) -c exceptions.c -o exceptions.o 

.PHONY: clean

clean:
    rm -f *~ *.o

当我清除异常时，为什么这个程序没有终止，应该是成功的？我需要做什么才能 return 进入主界面并退出？

如果我能做到这一点，我可以在 returning 和退出之间放置代码，并在 FPE 被捕获后做一些事情。我想我会设置某种标志，然后清除数据结构中的所有最新信息，根据是否设置该标志重做计算等。关键是，真正的程序不能中止或永远循环，而是必须处理异常并继续运行。

帮忙？

Answer 1

"division by zero"、overflow/underflow 等首先会导致 未定义的行为 。但是，如果系统为此生成信号，则 UB 的效果为 "suspended"。信号处理程序接管。但是如果handlerreturns，UB的效果会"resume"。

因此，标准不允许从这种情况返回。

试想一下：程序将如何从例如DIV0？抽象机不知道 FPU 寄存器或状态标志，即使 - 必须生成什么结果？

C 也没有像 C++ 那样正确展开堆栈的规定。

另请注意，为算术异常生成信号是可选的，因此无法保证会实际生成信号。处理程序主要用于通知事件并可能清理外部资源。

对于不是源自未定义行为但只是中断程序执行的信号，行为是不同的。这是明确定义的，因为程序状态是明确定义的。

编辑：

如果你必须依赖程序在所有情况下继续，你必须在进行实际操作之前检查算术运算的所有参数and/or仅使用安全操作（重新排序，使用更大的中间值类型等）。整数的一个例子可能是使用 unsigned 而不是 signed 整数，因为那些溢出行为是明确定义的（换行），因此只要更正中间结果溢出就不会造成麻烦之后，包装不是太多。（免责声明：当然，这并不总是有效）。

更新：

虽然我仍然不完全确定，但根据评论，标准可能允许，至少对于 托管环境，使用 LIA-1 陷阱并从中恢复（参见 Annex H。由于这些不一定准确，我怀疑在所有情况下都不可能恢复。此外，math.h 可能会出现其他方面，需要仔细评估。

最后：我仍然认为这种方法没有任何好处，但与使用安全算法相比增加了一些不确定性。如果不涉及那么多不同的组件，情况会有所不同。对于裸机嵌入式系统，视图可能完全不同。

Answer 2

我认为如果你想跳过一条指令或跳出 exp 或其他什么，你应该弄乱调用堆栈帧。这是高级巫术，肯定无法携带。

GNU C 库 lets you 在信号处理程序外部使用 setjmp()，您可以从内部 longjmp() 使用它。这似乎是一个更好的方法。这是对您的程序的独立修改，显示了如何执行此操作：

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>
#include <setjmp.h>
#include <math.h>
#include <errno.h>
#include <float.h>
#include <fenv.h>

sigjmp_buf oh_snap;

void overflow_handler(int signal_number) {
    if (feclearexcept(FE_OVERFLOW | FE_UNDERFLOW | FE_DIVBYZERO | FE_INVALID)){
        fprintf(stdout, "Nothing Cleared!\n");
    }
    else{
        fprintf(stdout, "All Cleared!\n");
    }
    siglongjmp(oh_snap, 1);

    return;
}

int main(void) {
    int failure;
    float oops;
    failure = 1;
    failure = feenableexcept(FE_OVERFLOW | FE_UNDERFLOW | FE_DIVBYZERO | FE_INVALID);
    if (failure){
        fprintf(stdout, "FE ENABLE EXCEPTIONS FAILED!\n");
    }
    signal(SIGFPE, overflow_handler);
    if (sigsetjmp(oh_snap, 1)) {
      printf("Oh snap!\n");
    } else {
      oops = exp(-708.5);
      fprintf(stdout, "Oops: %f\n", oops);
    }
    return 0;
}

从捕获浮点异常返回

Returning From Catching A Floating Point Exception

c

floating-point

signals

exception-handling