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C 언어에서 sigsetjmp와 siglongjmp로 비동기적 예외 처리 구현

C 언어

C 언어는 높은 성능과 제어력을 제공하지만, 예외 처리 기능이 내장되어 있지 않아 특정 상황에서 프로그램의 안정성을 확보하기 어렵습니다. 특히, 비동기적 예외 처리가 필요한 시그널 기반의 프로그램에서, 일반적인 흐름 제어 구조로는 문제를 해결하기 어렵습니다. 이러한 상황에서 C 표준 라이브러리가 제공하는 sigsetjmp와 siglongjmp를 활용하면 비동기적 예외 처리를 구현할 수 있습니다. 본 기사에서는 이 두 함수를 중심으로 사용법과 실제 활용 방법을 자세히 설명합니다.

목차

sigsetjmp와 siglongjmp란?


sigsetjmp와 siglongjmp는 C 표준 라이브러리에서 제공하는 함수로, 프로그램 실행 흐름을 제어하기 위해 사용됩니다. 이들은 특히 비동기적인 이벤트 처리나 복잡한 에러 복구 메커니즘을 구현할 때 유용합니다.

sigsetjmp


sigsetjmp는 프로그램의 현재 상태를 저장합니다. 저장된 상태에는 프로그램의 실행 지점(Program Counter), 스택 상태, 그리고 선택적으로 시그널 마스크(signal mask)가 포함됩니다. 이 함수는 상태를 저장하는 동시에 호출 여부를 판단할 수 있는 값을 반환합니다.

siglongjmp


siglongjmp는 sigsetjmp로 저장된 실행 상태로 되돌아가는 역할을 합니다. 이를 통해 프로그램의 실행 흐름을 원래 상태로 복구할 수 있습니다. 예외 처리와 비슷한 방식으로, 특정 조건에서 프로그램의 제어 흐름을 변경하는 데 사용됩니다.

시그널 마스크 관리


sigsetjmp와 siglongjmp는 일반적인 setjmp와 longjmp에 비해 시그널 마스크 관리 기능이 추가되었습니다. 이는 비동기적 예외 처리 환경에서 특히 중요하며, 시그널로 인해 발생하는 불안정성을 최소화합니다.

아래는 sigsetjmp와 siglongjmp의 기본적인 사용 예제입니다:

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

jmp_buf buffer;

void signal_handler(int signal) {
    printf("Signal %d received. Jumping back...\n", signal);
    siglongjmp(buffer, 1);
}

int main() {
    if (sigsetjmp(buffer, 1) == 0) {
        signal(SIGINT, signal_handler); // Ctrl+C에 대한 핸들러 설정
        printf("Waiting for signal. Press Ctrl+C...\n");
        while (1); // 무한 루프
    } else {
        printf("Returned to saved state after signal.\n");
    }
    return 0;
}

이 함수들은 특히 시그널 기반 이벤트 처리와 에러 복구를 단순화하는 데 매우 유용합니다.

비동기적 예외 처리가 필요한 상황

비동기적 예외 처리는 프로그램이 예상치 못한 시그널이나 오류 조건에 즉각적으로 반응해야 하는 경우 유용합니다. 특히, 시스템 프로그래밍이나 실시간 프로그래밍 환경에서는 이러한 처리 방식이 필수적입니다.

시그널 처리


시그널은 운영 체제에서 프로세스에 특정 이벤트를 알리기 위해 사용하는 비동기적 인터럽트입니다. 예를 들어, 다음과 같은 시그널 처리 상황에서 비동기적 예외 처리가 필요할 수 있습니다:

  • SIGINT (Interrupt Signal): 사용자가 Ctrl+C를 눌러 프로그램을 종료하려는 경우.
  • SIGSEGV (Segmentation Fault): 메모리 접근 오류가 발생한 경우.
  • SIGALRM (Alarm Signal): 타이머에 의해 알람 시그널이 발생한 경우.

이러한 시그널을 처리하지 않으면 프로그램이 강제로 종료되거나 비정상 동작을 할 수 있습니다. sigsetjmp와 siglongjmp를 활용하면 시그널 발생 시 프로그램의 상태를 복구하고 안정적으로 종료할 수 있습니다.

복잡한 에러 복구


예외 처리가 내장되어 있지 않은 C 언어에서, 여러 단계로 중첩된 함수 호출이 있는 경우 오류가 발생하면 이를 적절히 복구하는 것이 어렵습니다. sigsetjmp와 siglongjmp를 사용하면 특정 지점으로 복구하여 프로그램이 계속 실행되도록 할 수 있습니다.
예시:

  • 파일 입출력 중 디스크 오류 발생
  • 네트워크 통신 중 연결이 끊어짐

실시간 시스템


실시간 시스템에서는 특정 이벤트에 즉각적으로 대응해야 합니다. 예를 들어, 로봇 제어 시스템에서 센서 오류가 발생했을 때 즉시 복구 코드로 점프해야 할 수 있습니다. sigsetjmp와 siglongjmp는 이러한 상황에서 효과적으로 활용될 수 있습니다.

이처럼 sigsetjmp와 siglongjmp는 예외가 발생하더라도 프로그램의 제어 흐름을 유지하고 복구할 수 있는 강력한 도구를 제공합니다.

sigsetjmp와 siglongjmp의 사용법

sigsetjmp와 siglongjmp를 사용하면 특정 시점의 프로그램 상태를 저장하고, 나중에 해당 상태로 돌아갈 수 있습니다. 아래는 이 두 함수의 기본적인 사용법과 예제입니다.

함수 선언


sigsetjmp와 siglongjmp는 다음과 같이 선언됩니다:

#include <setjmp.h>

// sigsetjmp: 현재 상태 저장
int sigsetjmp(sigjmp_buf env, int savemask);

// siglongjmp: 저장된 상태로 복귀
void siglongjmp(sigjmp_buf env, int val);
  • env: 프로그램 상태를 저장하는 버퍼.
  • savemask: 시그널 마스크를 저장할지 여부 (0: 저장 안 함, 1: 저장).
  • val: sigsetjmp 호출 여부를 결정하는 반환값.

sigsetjmp와 siglongjmp의 동작 원리

  1. sigsetjmp 호출 시 현재 실행 상태가 env에 저장됩니다.
  2. 프로그램 흐름이 진행되다가 siglongjmp가 호출되면, 저장된 상태로 돌아가고 sigsetjmp는 저장 여부를 나타내는 값을 반환합니다.

사용 예제


다음은 sigsetjmp와 siglongjmp의 기본적인 사용 예제입니다:

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

sigjmp_buf env;

void signal_handler(int sig) {
    printf("Signal %d received. Restoring state...\n", sig);
    siglongjmp(env, 1); // 저장된 상태로 복귀
}

int main() {
    if (sigsetjmp(env, 1) == 0) {
        // 초기 실행
        signal(SIGINT, signal_handler); // Ctrl+C 시그널 처리기 등록
        printf("Press Ctrl+C to trigger signal handler...\n");
        while (1); // 무한 루프
    } else {
        // siglongjmp 호출 후 실행
        printf("Recovered from signal interruption.\n");
    }
    return 0;
}

핵심 코드 설명

  1. sigsetjmp(env, 1): 현재 상태 저장 및 시그널 마스크 포함.
  2. signal(SIGINT, signal_handler): Ctrl+C 시그널 처리기 설정.
  3. siglongjmp(env, 1): 저장된 상태로 복귀하고 sigsetjmp는 1을 반환.
  4. 상태 복구 후 프로그램이 안정적으로 종료되거나 다음 단계로 진행.

중요 고려 사항

  • siglongjmp 호출 시, 상태가 복구되더라도 스택에 저장된 지역 변수 값은 보장되지 않으므로 주의가 필요합니다.
  • savemask를 1로 설정하면, 시그널 마스크 상태를 안전하게 저장하고 복구할 수 있습니다.

이 방법을 활용하면 비동기적 시그널 처리와 예외 복구를 안전하게 구현할 수 있습니다.

sigsetjmp와 siglongjmp의 차이점

sigsetjmp와 siglongjmp는 기존의 setjmp와 longjmp와 유사하지만, 시그널 마스크(signal mask) 관리 기능이 추가되어 비동기적 환경에서 더욱 안전하게 사용할 수 있습니다. 이 두 함수의 주요 차이점과 사용상의 유의점을 살펴보겠습니다.

sigsetjmp와 setjmp의 차이

  • 시그널 마스크 관리
  • sigsetjmp: 두 번째 매개변수 savemask를 통해 시그널 마스크를 저장할지 선택할 수 있습니다.
  • setjmp: 시그널 마스크를 저장하지 않습니다.
  • 결과적으로, sigsetjmp는 비동기적 시그널 처리 환경에서 안정성을 높여줍니다.
  • 매개변수 구조
  • sigsetjmp(sigjmp_buf env, int savemask): savemask로 시그널 마스크 저장 여부를 지정합니다.
  • setjmp(jmp_buf env): 추가 매개변수가 없습니다.

siglongjmp와 longjmp의 차이

  • 복구 동작의 일관성
  • siglongjmp: sigsetjmp에서 저장된 시그널 마스크 상태로 복귀합니다.
  • longjmp: 시그널 마스크를 복구하지 않아, 비동기적 처리 중 예기치 못한 동작이 발생할 수 있습니다.

코드 비교 예제


다음은 sigsetjmp/siglongjmp와 setjmp/longjmp의 차이를 보여주는 예제입니다.

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

sigjmp_buf sig_env;
jmp_buf env;

void signal_handler(int sig) {
    printf("Signal %d received. Restoring state...\n", sig);
    // sigsetjmp/siglongjmp
    siglongjmp(sig_env, 1);
}

void test_sigsetjmp() {
    if (sigsetjmp(sig_env, 1) == 0) {
        printf("sigsetjmp: Initial state.\n");
        signal(SIGINT, signal_handler); // Ctrl+C 핸들러 등록
        while (1); // 무한 루프
    } else {
        printf("sigsetjmp: Returned after signal.\n");
    }
}

void test_setjmp() {
    if (setjmp(env) == 0) {
        printf("setjmp: Initial state.\n");
        signal(SIGINT, signal_handler); // Ctrl+C 핸들러 등록
        while (1); // 무한 루프
    } else {
        printf("setjmp: Returned after signal.\n");
    }
}

int main() {
    printf("Testing sigsetjmp/siglongjmp...\n");
    test_sigsetjmp();

    printf("Testing setjmp/longjmp...\n");
    test_setjmp();
    return 0;
}

주요 차이점 설명

  1. 시그널 마스크 복구
  • sigsetjmp와 siglongjmp는 시그널 마스크 상태를 저장하고 복원하여 비동기적 환경에서 안정적으로 동작합니다.
  • 반면, setjmp와 longjmp는 이러한 보호 기능이 없어, 예상치 못한 오류가 발생할 가능성이 있습니다.
  1. 호출 목적
  • sigsetjmp/siglongjmp는 시그널 처리나 비동기적 예외 처리가 필요한 경우에 적합합니다.
  • setjmp/longjmp는 단순히 프로그램 흐름을 변경하는 데 사용됩니다.

유의 사항

  • sigsetjmp와 siglongjmp는 비동기적 환경에서 더 안전하지만, 잘못 사용하면 복잡한 버그를 초래할 수 있습니다.
  • 스택 프레임이 변경된 후 siglongjmp를 호출하면 예기치 않은 동작이 발생할 수 있으므로, 호출 구조에 유의해야 합니다.

이 차이점을 이해하면 sigsetjmp와 siglongjmp를 적절한 상황에서 안전하게 사용할 수 있습니다.

비동기적 예외 처리 구현 방법

sigsetjmp와 siglongjmp를 활용하면 비동기적 예외 처리를 구현할 수 있습니다. 이는 특히 시그널 처리와 같이 예외 상황에서 즉각적으로 흐름을 복구해야 하는 경우에 유용합니다. 아래는 이를 구현하는 방법을 단계별로 설명합니다.

1. sigsetjmp로 상태 저장


sigsetjmp는 프로그램의 현재 상태를 저장하는 역할을 합니다. 이 상태에는 실행 위치, 스택 상태, 선택적으로 시그널 마스크가 포함됩니다. 예외 상황 발생 시 이 상태로 복귀하게 됩니다.

if (sigsetjmp(env, 1) == 0) {
    // 정상 실행 경로
    printf("Starting program. Waiting for signal...\n");
} else {
    // 예외 처리 경로
    printf("Recovered from an exception.\n");
}

2. 시그널 처리기 설정


시그널 처리기를 등록하여 특정 시그널이 발생했을 때 siglongjmp를 호출합니다.

signal(SIGINT, signal_handler); // Ctrl+C 시그널 처리기 등록

예제 시그널 처리기:

void signal_handler(int sig) {
    printf("Signal %d received. Jumping back...\n", sig);
    siglongjmp(env, 1); // 예외 발생 시 상태 복구
}

3. siglongjmp로 상태 복구


siglongjmp는 sigsetjmp로 저장한 상태로 복귀하며, sigsetjmp는 0이 아닌 값을 반환합니다. 이를 통해 프로그램이 복구 상태로 전환할 수 있습니다.

4. 완성된 예제 코드


다음은 sigsetjmp와 siglongjmp를 활용한 비동기적 예외 처리의 완전한 예제입니다.

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

sigjmp_buf env;

void signal_handler(int sig) {
    printf("Signal %d received. Restoring state...\n", sig);
    siglongjmp(env, 1); // 상태 복구
}

int main() {
    if (sigsetjmp(env, 1) == 0) {
        // 초기 실행
        printf("Program started. Waiting for signal...\n");
        signal(SIGINT, signal_handler); // Ctrl+C 처리기 등록
        while (1); // 무한 루프
    } else {
        // 복구 경로
        printf("Program recovered from signal interruption.\n");
    }
    return 0;
}

5. 작동 방식

  1. sigsetjmp(env, 1) 호출 시 현재 상태를 저장하고 프로그램은 정상적으로 실행됩니다.
  2. Ctrl+C를 누르면 SIGINT 시그널이 발생하며, signal_handler가 호출됩니다.
  3. signal_handler는 siglongjmp(env, 1)를 호출해 저장된 상태로 복귀합니다.
  4. 복귀 후 sigsetjmp는 1을 반환하며, 예외 처리 경로가 실행됩니다.

6. 예외 처리 범위를 확장


sigsetjmp와 siglongjmp를 활용하면 더 복잡한 프로그램에서 예외 처리를 계층적으로 구현할 수 있습니다. 예를 들어, 여러 함수 호출에서 오류가 발생할 경우 상위 함수로 점프해 복구할 수 있습니다.

void func() {
    if (sigsetjmp(env, 1) == 0) {
        // 특정 작업 수행
        printf("In func: Performing risky operation...\n");
        raise(SIGINT); // 시그널 강제 발생
    } else {
        printf("Recovered in func.\n");
    }
}

7. 주의 사항

  • 스택 안정성: siglongjmp로 복귀 후 스택 프레임이 불안정해질 수 있으므로, 지역 변수 사용에 주의합니다.
  • 성능 비용: sigsetjmp와 siglongjmp는 프로그램의 흐름을 비정상적으로 변경하므로, 성능에 민감한 부분에서는 신중히 사용해야 합니다.

이와 같이 sigsetjmp와 siglongjmp를 적절히 활용하면 안정적인 비동기적 예외 처리를 구현할 수 있습니다.

성능 고려 사항 및 한계

sigsetjmp와 siglongjmp는 비동기적 예외 처리를 위한 강력한 도구지만, 사용 시 성능과 안정성 측면에서 몇 가지 주의해야 할 점이 있습니다. 이러한 한계를 이해하고 적절히 대처해야 효율적인 프로그램을 작성할 수 있습니다.

성능 고려 사항

  1. 오버헤드
  • sigsetjmp는 프로그램 상태와 시그널 마스크를 저장하는 작업을 수행하기 때문에 일반적인 흐름 제어보다 시간이 더 걸립니다.
  • 저장된 상태를 복구하는 siglongjmp도 상태 복원 작업으로 인해 약간의 오버헤드가 발생합니다.
  • 빈번한 호출이 필요한 경우 성능 저하로 이어질 수 있습니다.
  1. 시그널 처리 지연
  • sigsetjmp가 시그널 마스크를 저장하고 복원하기 때문에, 시그널 처리 타이밍에 미묘한 지연이 발생할 수 있습니다.
  • 실시간 성능이 중요한 환경에서는 이러한 지연이 문제가 될 수 있습니다.
  1. 캐시 비효율성
  • 상태 저장 및 복구는 메모리와 스택을 자주 변경하므로 CPU 캐시 효율이 저하될 가능성이 있습니다.

한계

  1. 스택 프레임 안정성
  • siglongjmp 호출 후 복구된 상태에서 이전 스택 프레임에 접근하면 예기치 않은 동작이 발생할 수 있습니다.
  • 지역 변수의 값이 손상되거나, 재사용되지 않는 메모리 공간을 참조할 위험이 있습니다.
  1. 읽기 어려운 코드 구조
  • sigsetjmp와 siglongjmp를 사용한 코드는 흐름이 비정상적으로 변경되므로, 코드의 가독성과 유지보수성이 떨어질 수 있습니다.
  • 복잡한 프로그램에서 사용하면 디버깅이 어려워질 수 있습니다.
  1. 제한된 예외 처리 범위
  • sigsetjmp와 siglongjmp는 특정 시점으로 단순히 복귀하는 방식이기 때문에, C++의 try-catch처럼 구체적인 예외 정보를 전달하거나 계층적으로 처리가 어렵습니다.

성능 최적화를 위한 팁

  1. 사용 빈도 최소화
  • sigsetjmp와 siglongjmp는 꼭 필요한 경우에만 사용하며, 반복적으로 호출되는 코드에서는 사용을 피합니다.
  1. 에러 복구 전략 설계
  • 프로그램의 구조를 설계할 때, sigsetjmp와 siglongjmp를 사용한 예외 처리는 특정 에러 복구 경로에만 한정하여 사용합니다.
  1. 대체 기법 고려
  • 일부 상황에서는 상태 복구 대신 명시적인 플래그를 사용하거나, 함수 반환값을 활용한 오류 처리로 대체할 수 있습니다.

활용 시 주의할 점

  • 상태를 저장하거나 복구할 때 반드시 필요한 범위 내에서만 sigsetjmp와 siglongjmp를 사용합니다.
  • 프로그램의 복잡성이 높아질수록 이러한 메커니즘을 도입하기 전에 설계와 디버깅 가능성을 충분히 고려합니다.

sigsetjmp와 siglongjmp는 강력하지만 신중한 사용이 요구되는 도구입니다. 이러한 성능과 한계를 이해하면 비동기적 예외 처리를 효율적이고 안전하게 구현할 수 있습니다.

디버깅 및 문제 해결

sigsetjmp와 siglongjmp를 사용한 비동기적 예외 처리 코드는 강력하지만, 디버깅 과정에서 예상치 못한 문제를 야기할 수 있습니다. 아래는 발생할 수 있는 주요 문제와 이를 해결하기 위한 디버깅 및 해결 방법을 정리한 내용입니다.

1. 스택 프레임 손상


문제

  • siglongjmp로 복귀한 후 스택 프레임이 손상되거나, 지역 변수 값이 의도와 다르게 변경될 수 있습니다.
  • 이는 siglongjmp가 호출된 시점에서 기존 스택 프레임이 유효하지 않기 때문입니다.

해결 방법

  • sigsetjmp로 상태를 저장하기 전에, 복구가 필요한 데이터를 전역 변수 또는 정적 변수에 저장합니다.
  • 지역 변수는 복구 후 재초기화합니다.
#include <stdio.h>
#include <setjmp.h>

sigjmp_buf env;
int global_value = 0; // 전역 변수 사용

void risky_function() {
    global_value = 42;
    siglongjmp(env, 1); // 상태 복구
}

int main() {
    if (sigsetjmp(env, 1) == 0) {
        risky_function();
    } else {
        printf("Recovered. Global value: %d\n", global_value);
    }
    return 0;
}

2. 디버깅 시 흐름 혼란


문제

  • siglongjmp는 프로그램 흐름을 비정상적으로 변경하기 때문에 디버깅 툴에서 호출 흐름이 혼란스럽게 보일 수 있습니다.

해결 방법

  • 디버깅 시 로그 메시지를 활용해 흐름을 추적합니다.
  • sigsetjmp 호출 시와 siglongjmp 복귀 시 로그를 남겨 흐름을 명확히 확인합니다.
#include <stdio.h>
#include <setjmp.h>

sigjmp_buf env;

void debug_log(const char* msg) {
    printf("[DEBUG]: %s\n", msg);
}

void signal_handler() {
    debug_log("Jumping back using siglongjmp");
    siglongjmp(env, 1);
}

int main() {
    if (sigsetjmp(env, 1) == 0) {
        debug_log("State saved with sigsetjmp");
        signal_handler();
    } else {
        debug_log("Returned to saved state");
    }
    return 0;
}

3. 시그널 처리 중 동기화 문제


문제

  • sigsetjmp와 siglongjmp를 사용할 때, 시그널 처리 중 비동기적 실행이 다른 리소스와 충돌을 일으킬 수 있습니다.

해결 방법

  • 시그널 처리기 내부에서 최소한의 작업만 수행하도록 설계합니다.
  • 중요한 데이터를 수정해야 한다면, volatile 키워드를 사용해 데이터의 일관성을 유지합니다.

4. 중첩된 sigsetjmp 호출


문제

  • 여러 레벨에서 sigsetjmp가 중첩되면, 복구 지점이 혼동될 수 있습니다.

해결 방법

  • 각 레벨에서 별도의 sigjmp_buf를 사용하고, 복구 시 올바른 버퍼를 지정합니다.
  • 상태를 관리하는 스택을 도입해 복구 순서를 명확히 관리합니다.
#include <stdio.h>
#include <setjmp.h>

sigjmp_buf env1, env2;

void level2() {
    if (sigsetjmp(env2, 1) == 0) {
        printf("Level 2: Executing\n");
        siglongjmp(env1, 1); // Level 1로 복귀
    } else {
        printf("Level 2: Recovered\n");
    }
}

void level1() {
    if (sigsetjmp(env1, 1) == 0) {
        printf("Level 1: Executing\n");
        level2();
    } else {
        printf("Level 1: Recovered\n");
    }
}

int main() {
    level1();
    return 0;
}

5. 시그널 마스크 복원 실패


문제

  • sigsetjmp를 호출할 때 savemask를 0으로 설정하면, 시그널 마스크가 복원되지 않아 예상치 못한 동작이 발생할 수 있습니다.

해결 방법

  • sigsetjmp 호출 시 savemask를 1로 설정하여 시그널 마스크를 저장하고 복원합니다.
sigsetjmp(env, 1); // savemask를 1로 설정

6. 예외 처리 범위 관리

  • sigsetjmp와 siglongjmp는 특정 복구 지점으로만 점프할 수 있으므로, 복잡한 예외 처리를 지원하지 않습니다.
  • 이를 해결하기 위해 예외 코드를 전역 변수에 저장하거나, C++ 스타일의 try-catch 구조를 고려할 수 있습니다.

결론


디버깅과 문제 해결을 위한 철저한 로그와 테스트 설계는 sigsetjmp와 siglongjmp를 사용하는 프로그램의 안정성을 높이는 핵심 요소입니다. 이 함수들을 사용할 때 발생할 수 있는 문제를 사전에 방지하면, 보다 신뢰할 수 있는 비동기적 예외 처리를 구현할 수 있습니다.

응용 예시

sigsetjmp와 siglongjmp는 다양한 상황에서 활용될 수 있으며, 특히 시그널 처리와 에러 복구 메커니즘에 유용합니다. 아래는 이 두 함수가 실제로 사용되는 몇 가지 응용 사례를 소개합니다.

1. 파일 입출력 오류 복구


대규모 파일을 읽는 프로그램에서, 특정 오류(예: 파일 손상, 읽기 실패)가 발생하면 sigsetjmp를 사용해 상태를 저장하고, siglongjmp로 복구하여 프로그램이 안정적으로 종료되거나 다음 작업을 수행할 수 있습니다.

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

sigjmp_buf env;

void read_file(const char* filename) {
    FILE* file = fopen(filename, "r");
    if (!file) {
        perror("File open failed");
        siglongjmp(env, 1); // 파일 열기에 실패하면 복구
    }
    printf("File opened successfully: %s\n", filename);
    fclose(file);
}

int main() {
    if (sigsetjmp(env, 1) == 0) {
        read_file("nonexistent.txt"); // 존재하지 않는 파일
        read_file("existing.txt");    // 존재하는 파일
    } else {
        printf("Recovered from file error. Continuing program...\n");
    }
    return 0;
}

2. 네트워크 연결 재시도


네트워크 프로그램에서 연결 오류가 발생하면, sigsetjmp와 siglongjmp를 사용해 오류 발생 시 연결을 재시도하거나 대체 서버로 전환할 수 있습니다.

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

sigjmp_buf env;

void simulate_network_connection() {
    int success = rand() % 2; // 50% 확률로 성공 또는 실패
    if (!success) {
        printf("Network connection failed.\n");
        siglongjmp(env, 1); // 상태 복구
    }
    printf("Network connected successfully.\n");
}

int main() {
    srand(time(NULL));
    int retries = 0;

    if (sigsetjmp(env, 1) == 0) {
        simulate_network_connection();
    } else if (retries < 3) {
        printf("Retrying connection...\n");
        retries++;
        simulate_network_connection();
    } else {
        printf("Failed to establish connection after retries.\n");
    }
    return 0;
}

3. 시그널 기반 타이머 구현


타이머가 만료되었을 때, siglongjmp를 사용해 특정 작업을 중단하고 다른 작업으로 전환할 수 있습니다.

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

sigjmp_buf env;

void timer_handler(int sig) {
    printf("Timer expired. Jumping back...\n");
    siglongjmp(env, 1);
}

void perform_long_task() {
    for (int i = 1; i <= 10; i++) {
        printf("Processing step %d...\n", i);
        sleep(1); // 작업 중 타이머 만료 가능
    }
}

int main() {
    signal(SIGALRM, timer_handler);
    alarm(5); // 5초 후 타이머 발생

    if (sigsetjmp(env, 1) == 0) {
        perform_long_task();
    } else {
        printf("Task interrupted by timer. Exiting gracefully...\n");
    }
    return 0;
}

4. 복잡한 함수 호출 체계에서 에러 복구


여러 함수가 중첩 호출되는 구조에서, 특정 조건에 의해 상위 함수로 복귀해야 할 때 sigsetjmp와 siglongjmp를 사용할 수 있습니다.

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

sigjmp_buf env;

void inner_function() {
    printf("Inner function: Performing risky operation...\n");
    siglongjmp(env, 1); // 상위 함수로 복귀
}

void outer_function() {
    printf("Outer function: Calling inner function...\n");
    inner_function();
    printf("This line will not execute.\n");
}

int main() {
    if (sigsetjmp(env, 1) == 0) {
        outer_function();
    } else {
        printf("Recovered in main after risky operation.\n");
    }
    return 0;
}

결론


위의 예시는 sigsetjmp와 siglongjmp를 활용하여 안정적인 비동기적 예외 처리와 복구 메커니즘을 구현하는 방법을 보여줍니다. 이러한 기법은 특히 복잡한 시스템 프로그래밍에서 발생 가능한 비정상 상황을 처리하고 프로그램의 안정성을 유지하는 데 큰 도움을 줄 수 있습니다.

요약

sigsetjmp와 siglongjmp는 C 언어에서 비동기적 예외 처리를 구현하기 위한 강력한 도구입니다. 이 함수들은 프로그램의 실행 상태를 저장하고 복구하여 시그널 처리, 파일 입출력 오류 복구, 네트워크 연결 재시도 등 다양한 상황에서 유용하게 사용됩니다.

적절한 사용법을 익히고 성능 고려 사항 및 한계를 이해하면, 복잡한 예외 상황에서도 프로그램의 안정성과 신뢰성을 유지할 수 있습니다. 이러한 기법은 특히 시스템 프로그래밍과 실시간 애플리케이션에서 효과적인 에러 처리 메커니즘을 제공합니다.

C 언어
C언어 비동기 시그널 예외처리
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