Linux c get errno

Заметки о Unix: сильные и слабые стороны errno в традиционных Unix-окружениях

Недавно я мимоходом отметил, что errno был, в целом, хорошим интерфейсом в Unix-системах до появления в них многопоточности. Кого-то подобное высказывание может удивить, поэтому сегодня предлагаю поговорить о сильных и слабых сторонах errno в традиционных Unix-окружениях, таких, как V7 Unix.

Сильной стороной errno является тот факт, что этот интерфейс представляет собой простейший механизм, способный возвращать несколько значений из системных вызовов C, в которых нет непосредственной поддержки возврата нескольких значений (особенно — в ранних вариантах C). Использование глобальной переменной для «возврата» второго значения — это практически идеал того, что можно сделать в обычном C, если только не планировать передачу из C-библиотеки указателя на каждый системный вызов и функцию, которые собираются возвращать значение errno (при таком подходе придётся, например, интенсивно пользоваться stdio ). Постоянная передача подобного указателя приводит не только к ухудшению внешнего вида кода. Такой подход увеличивает объём кода, и, из-за использования дополнительного параметра, приводит к повышению нагрузки на стек (или на регистры).

(Современный C способен на такие фокусы, как возврат двухэлементной структуры в паре регистров, но этого нельзя сказать о более старых и более простых версиях C, используемых, как минимум, в Research Linux V7.)

Некоторые системные вызовы C-библиотек Unix в V7 могли возвращать сведения об ошибке в виде специального значения, и, вероятно, нельзя говорить о том, что все они поддерживали подобную возможность (в V7 действовали ограничения на количество файлов, да и адресное пространство на PDP-11 тоже было достаточно ограниченным). Даже если бы это поддерживали все вызовы, это привело бы к необходимости писать больше кода в случаях, когда нужно было проверять возвращаемые значения команд вроде open() или sbrk(). В C-коде пришлось бы проверять то, в каком диапазоне значений находится возвращаемое значение, или другие характеристики этого значения.

(Реальные системные вызовы в V7 Unix и до неё использовали метод оповещения об ошибках, спроектированный для ассемблера, когда ядро было настроено на возврат в регистр r0 либо результата системного вызова, либо номера ошибки, и на выполнение установок, зависящих от того, что именно было возвращено. Почитать об этом можно в справке по dup для V4, которая написана в те времена, когда к Unix ещё готовили серьёзную ассемблерную документацию. C-библиотека V7 сделана так, что при возникновении ошибки делается запись в errno и возвращается -1 . Почитайте, например, libc/sys/dup.s вместе с libc/crt/cerror.s.)

Слабая сторона errno заключается в том, что это — самостоятельное глобальное значение. То есть — оно может быть случайно перезаписано в том случае, если между моментом, когда в него, интересующим нас системным вызовом, были записаны сведения об ошибке, и моментом, когда мы решили воспользоваться errno , что-то ещё записало в него сведения о собственной ошибке. Подобное легко может произойти тогда, когда, после сбоя, выполняется прямое или непрямое обращение из обычного кода к какому-нибудь системному вызову, который тоже даёт сбой. Классической ошибкой такого рода была попытка сделать проверку того, является ли стандартный вывод (или стандартный вывод ошибки) терминалом. Делается это путём выполнения на нём TTY-вызова ioctl() . Когда вызов ioctl() завершится с ошибкой, исходное значение errno будет перезаписано значением ENOTTY , и причина ошибки, из-за которой завершился вызов open() или какой-то другой вызов, будет описана таинственным сообщением not a typewriter (cf).

Даже если вы избежали этой ловушки — у вас могут возникнуть проблемы с сигналами, так как сигналы могут прерывать выполнение программ в любых местах, в том числе — сразу после возврата из системных вызовов и до того, как было проанализировано значение, хранящееся в errno . В наши дни обычно не ожидается, что в обработчиках сигналов будут выполнять какие-то действия, но в давние времена в них могли делать очень много всего. Особенно, например, в обработчике сигнала SIGCHLD , где, чтобы узнать о статусе выхода дочернего процесса, вызывали wait() до тех пор, пока он не завершался с ошибкой и с записью чего-то в errno , что, если это было сделано в неудачное время, привело бы к перезаписи исходного значения errno . Обработчик сигнала может быть рассчитан на работу в таких условиях в том случае, если программист помнит об этой проблеме, но о ней вполне можно и забыть. Программисты часто упускают из виду особенности работы программ, связанные со временем, способные вызывать «состояние гонок», особенно тогда, когда речь идёт о маленьких промежутках времени, и в случаях, когда проблемы, связанные со временем, возникают нечасто.

(В V7 не было сигнала SIGCHLD , но он был в BSD. Это так из-за того, что в BSD появилась система управления заданиями, что и привело к необходимости наличия подобного сигнала. Но это — уже совсем другая история.)

В целом же я полагаю, что errno был хорошим интерфейсом, учитывая ограничения традиционной Unix, когда не было многопоточности или нормальных способов возврата нескольких значений из вызовов C-функций. Хотя у него есть и минусы, и слабые стороны, их обычно можно было обойти, и обычно они не слишком часто давали о себе знать. API errno стал выглядеть весьма нескладно только тогда, когда в Unix появилась многопоточность, и в одном адресном пространстве могло присутствовать несколько сущностей, одновременно выполняющих системные вызовы. Как и большая часть того, что имеется в Unix (в особенности — в эру Research Unix V7), это — не идеальное, хотя и вполне приемлемое решение.

Источник

Обработка ошибок в C

Введение

Переменная errno и коды ошибок

errno – переменная, хранящая целочисленный код последней ошибки. В каждом потоке существует своя локальная версия errno, чем и обусловливается её безопасность в многопоточной среде. Обычно errno реализуется в виде макроса, разворачивающегося в вызов функции, возвращающей указатель на целочисленный буфер. При запуске программы значение errno равно нулю.

Все коды ошибок имеют положительные значения, и могут использоваться в директивах препроцессора #if. В целях удобства и переносимости заголовочный файл определяет макросы, соответствующие кодам ошибок.

Стандарт ISO C определяет следующие коды:

• EDOM – (Error domain) ошибка области определения.
• EILSEQ – (Error invalid sequence) ошибочная последовательность байтов.
• ERANGE – (Error range) результат слишком велик.

Прочие коды ошибок (несколько десятков) и их описания определены в стандарте POSIX. Кроме того, в спецификациях стандартных функций обычно указываются используемые ими коды ошибок и их описания.

Нехитрый скрипт печатает в консоль коды ошибок, их символические имена и описания:

Если вызов функции завершился ошибкой, то она устанавливает переменную errno в ненулевое значение. Если же вызов прошёл успешно, функция обычно не проверяет и не меняет переменную errno. Поэтому перед вызовом функции её нужно установить в 0 .

Как видите, описания ошибок в спецификации функции iconv() более информативны, чем в .

Функции работы с errno

Получив код ошибки, хочется сразу получить по нему её описание. К счастью, ISO C предлагает целый набор полезных функций.

void perror(const char *s);

Печатает в stderr содержимое строки s , за которой следует двоеточие, пробел и сообщение об ошибке. После чего печатает символ новой строки ‘\n’ .

char* strerror(int errnum);
Возвращает строку, содержащую описание ошибки errnum . Язык сообщения зависит от локали (немецкий, иврит и даже японский), но обычно поддерживается лишь английский.

strerror() не безопасная функция. Во-первых, возвращаемая ею строка не является константной. При этом она может храниться в статической или в динамической памяти в зависимости от реализации. В первом случае её изменение приведёт к ошибке времени выполнения. Во-вторых, если вы решите сохранить указатель на строку, и после вызовите функцию с новым кодом, все прежние указатели будут указывать уже на новую строку, ибо она использует один буфер для всех строк. В-третьих, её поведение в многопоточной среде не определено в стандарте. Впрочем, в QNX она объявлена как thread safe.

Поэтому в новом стандарте ISO C11 были предложены две очень полезные функции.

size_t strerrorlen_s(errno_t errnum);

Возвращает длину строки с описанием ошибки errnum .

errno_t strerror_s(char *buf, rsize_t buflen, errno_t errnum);

Копирует строку с описание ошибки errnum в буфер buf длиной buflen .

Функции входят в Annex K (Bounds-checking interfaces), вызвавший много споров. Он не обязателен к выполнению и целиком не реализован ни в одной из свободных библиотек. Open Watcom C/C++ (Windows), Slibc (GNU libc) и Safe C Library (POSIX), в последней, к сожалению, именно эти две функции не реализованы. Тем не менее, их можно найти в коммерческих средах разработки и системах реального времени, Embarcadero RAD Studio, INtime RTOS, QNX.

Стандарт POSIX.1-2008 определяет следующие функции:

char *strerror_l(int errnum, locale_t locale);

Возвращает строку, содержащую локализованное описание ошибки errnum , используя locale . Безопасна в многопоточной среде. Не реализована в Mac OS X, FreeBSD, NetBSD, OpenBSD, Solaris и прочих коммерческих UNIX. Реализована в Linux, MINIX 3 и Illumos (OpenSolaris).

int strerror_r(int errnum, char *buf, size_t buflen);

Копирует строку с описание ошибки errnum в буфер buf длиной buflen . Если buflen меньше длины строки, лишнее обрезается. Безопасна в многоготочной среде. Реализована во всех UNIX.

Увы, никакого аналога strerrorlen_s() в POSIX не определили, поэтому длину строки можно выяснить лишь экспериментальным путём. Обычно 300 символов хватает за глаза. GNU C Library в реализации strerror() использует буфер длиной в 1024 символа. Но мало ли, а вдруг?

Макрос assert()

Макрос, проверяющий условие expression (его результат должен быть числом) во время выполнения. Если условие не выполняется ( expression равно нулю), он печатает в stderr значения __FILE__ , __LINE__ , __func__ и expression в виде строки, после чего вызывает функцию abort() .

Функции atexit(), exit() и abort()

int atexit(void (*func)(void));

Регистрирует функции, вызываемые при нормальном завершении работы программы в порядке, обратном их регистрации. Можно зарегистрировать до 32 функций.

_Noreturn void exit(int exit_code);

Вызывает нормальное завершение программы, возвращает в среду число exit_code . ISO C стандарт определяет всего три возможных значения: 0 , EXIT_SUCCESS и EXIT_FAILURE . При этом вызываются функции, зарегистрированные через atexit() , сбрасываются и закрываются потоки ввода — вывода, уничтожаются временные файлы, после чего управление передаётся в среду. Функция exit() вызывается в main() при выполнении return или достижении конца программы.

Главное преимущество exit() в том, что она позволяет завершить программу не только из main() , но и из любой вложенной функции. К примеру, если в глубоко вложенной функции выполнилось (или не выполнилось) некоторое условие, после чего дальнейшее выполнение программы теряет всякий смысл. Подобный приём (early exit) широко используется при написании демонов, системных утилит и парсеров. В интерактивных программах с бесконечным главным циклом exit() можно использовать для выхода из программы при выборе нужного пункта меню.

_Noreturn void abort(void);

Вызывает аварийное завершение программы, если сигнал не был перехвачен обработчиком сигналов. Временные файлы не уничтожаются, закрытие потоков определяется реализацией. Самое главное отличие вызовов abort() и exit(EXIT_FAILURE) в том, что первый посылает программе сигнал SIGABRT , его можно перехватить и произвести нужные действия перед завершением программы. Записывается дамп памяти программы (core dump file), если они разрешены. При запуске в отладчике он перехватывает сигнал SIGABRT и останавливает выполнение программы, что очень удобно в отладке.

Вывод в отладчике:

В случае критической ошибки нужно использовать функцию abort() . К примеру, если при выделении памяти или записи файла произошла ошибка. Любые дальнейшие действия могут усугубить ситуацию. Если завершить выполнение обычным способом, при котором производится сброс потоков ввода — вывода, можно потерять ещё неповрежденные данные и временные файлы, поэтому самым лучшим решением будет записать дамп и мгновенно завершить программу.

В случае же некритической ошибки, например, вы не смогли открыть файл, можно безопасно выйти через exit() .

Функции setjmp() и longjmp()

Вот мы и подошли к самому интересному – функциям нелокальных переходов. setjmp() и longjmp() работают по принципу goto, но в отличие от него позволяют перепрыгивать из одного места в другое в пределах всей программы, а не одной функции.

int setjmp(jmp_buf env);

Сохраняет информацию о контексте выполнения программы (регистры микропроцессора и прочее) в env . Возвращает 0 , если была вызвана напрямую или value , если из longjmp() .

void longjmp(jmp_buf env, int value);

Восстанавливает контекст выполнения программы из env , возвращает управление setjmp() и передаёт ей value .

Используя setjmp() и longjmp () можно реализовать механизм исключений. Во многих языках высокого уровня (например, в Perl) исключения реализованы через них.

Внимание! Функции setjmp() и longjmp () в первую очередь применяются в системном программировании, и их использование в клиентском коде не рекомендуется. Их применение ухудшает читаемость программы и может привести к непредсказуемым ошибкам. Например, что произойдёт, если вы прыгните не вверх по стеку – в вызывающую функцию, а в параллельную, уже завершившую выполнение?

Источник

131 Linux Error Codes for C Programming Language using errno

Programmers should handle all kinds of errors to protect the program from failure.

In C programming language, there is no direct support for error handling. You have to detect the failure and handle the error. In C programming language, return values represents success or failure. Inside a C program, when a function fails, you should handle the errors accordingly, or at least record the errors in a log file.

When you are running some program on Linux environment, you might notice that it gives some error number. For example, “Error no is : 17”, which doesn’t really say much. You really need to know what error number 17 means.

This article shows all available error numbers along with it descriptions. This article might be a handy reference for you, when you encounter an error number and you would like to know what it means.

• In C programming language, there is an external variable called “errno”.
• From this errno variable you can use some error handling functions to find out the error description and handle it appropriately.
• You have to include errno.h header file to use external variable errno.
• perror function prints error description in standard error.
• The strerror function returns a string describing the error code passed in the argument errnum.

The following C code snippet tries to open a file through open system call. There are two flags in the open call. O_CREAT flag is to create a file, if the file does not exist. O_EXCL flag is used with O_CREAT, if the file is already exist open call will fail with the proper error number.

At first execution, open got executed successfully, and it created the file since the file was not available. In next execution, it throws an error number 17, which is “File already exist”.

The following table shows list of error numbers and its descriptions in Linux operation system

ERROR CODE TABLE
Error number	Error Code	Error Description
1	EPERM	Operation not permitted
2	ENOENT	No such file or directory
3	ESRCH	No such process
4	EINTR	Interrupted system call
5	EIO	I/O error
6	ENXIO	No such device or address
7	E2BIG	Argument list too long
8	ENOEXEC	Exec format error
9	EBADF	Bad file number
10	ECHILD	No child processes
11	EAGAIN	Try again
12	ENOMEM	Out of memory
13	EACCES	Permission denied
14	EFAULT	Bad address
15	ENOTBLK	Block device required
16	EBUSY	Device or resource busy
17	EEXIST	File exists
18	EXDEV	Cross-device link
19	ENODEV	No such device
20	ENOTDIR	Not a directory
21	EISDIR	Is a directory
22	EINVAL	Invalid argument
23	ENFILE	File table overflow
24	EMFILE	Too many open files
25	ENOTTY	Not a typewriter
26	ETXTBSY	Text file busy
27	EFBIG	File too large
28	ENOSPC	No space left on device
29	ESPIPE	Illegal seek
30	EROFS	Read-only file system
31	EMLINK	Too many links
32	EPIPE	Broken pipe
33	EDOM	Math argument out of domain of func
34	ERANGE	Math result not representable
35	EDEADLK	Resource deadlock would occur
36	ENAMETOOLONG	File name too long
37	ENOLCK	No record locks available
38	ENOSYS	Function not implemented
39	ENOTEMPTY	Directory not empty
40	ELOOP	Too many symbolic links encountered
42	ENOMSG	No message of desired type
43	EIDRM	Identifier removed
44	ECHRNG	Channel number out of range
45	EL2NSYNC	Level 2 not synchronized
46	EL3HLT	Level 3 halted
47	EL3RST	Level 3 reset
48	ELNRNG	Link number out of range
49	EUNATCH	Protocol driver not attached
50	ENOCSI	No CSI structure available
51	EL2HLT	Level 2 halted
52	EBADE	Invalid exchange
53	EBADR	Invalid request descriptor
54	EXFULL	Exchange full
55	ENOANO	No anode
56	EBADRQC	Invalid request code
57	EBADSLT	Invalid slot
59	EBFONT	Bad font file format
60	ENOSTR	Device not a stream
61	ENODATA	No data available
62	ETIME	Timer expired
63	ENOSR	Out of streams resources
64	ENONET	Machine is not on the network
65	ENOPKG	Package not installed
66	EREMOTE	Object is remote
67	ENOLINK	Link has been severed
68	EADV	Advertise error
69	ESRMNT	Srmount error
70	ECOMM	Communication error on send
71	EPROTO	Protocol error
72	EMULTIHOP	Multihop attempted
73	EDOTDOT	RFS specific error
74	EBADMSG	Not a data message
75	EOVERFLOW	Value too large for defined data type
76	ENOTUNIQ	Name not unique on network
77	EBADFD	File descriptor in bad state
78	EREMCHG	Remote address changed
79	ELIBACC	Can not access a needed shared library
80	ELIBBAD	Accessing a corrupted shared library
81	ELIBSCN	.lib section in a.out corrupted
82	ELIBMAX	Attempting to link in too many shared libraries
83	ELIBEXEC	Cannot exec a shared library directly
84	EILSEQ	Illegal byte sequence
85	ERESTART	Interrupted system call should be restarted
86	ESTRPIPE	Streams pipe error
87	EUSERS	Too many users
88	ENOTSOCK	Socket operation on non-socket
89	EDESTADDRREQ	Destination address required
90	EMSGSIZE	Message too long
91	EPROTOTYPE	Protocol wrong type for socket
92	ENOPROTOOPT	Protocol not available
93	EPROTONOSUPPORT	Protocol not supported
94	ESOCKTNOSUPPORT	Socket type not supported
95	EOPNOTSUPP	Operation not supported on transport endpoint
96	EPFNOSUPPORT	Protocol family not supported
97	EAFNOSUPPORT	Address family not supported by protocol
98	EADDRINUSE	Address already in use
99	EADDRNOTAVAIL	Cannot assign requested address
100	ENETDOWN	Network is down
101	ENETUNREACH	Network is unreachable
102	ENETRESET	Network dropped connection because of reset
103	ECONNABORTED	Software caused connection abort
104	ECONNRESET	Connection reset by peer
105	ENOBUFS	No buffer space available
106	EISCONN	Transport endpoint is already connected
107	ENOTCONN	Transport endpoint is not connected
108	ESHUTDOWN	Cannot send after transport endpoint shutdown
109	ETOOMANYREFS	Too many references: cannot splice
110	ETIMEDOUT	Connection timed out
111	ECONNREFUSED	Connection refused
112	EHOSTDOWN	Host is down
113	EHOSTUNREACH	No route to host
114	EALREADY	Operation already in progress
115	EINPROGRESS	Operation now in progress
116	ESTALE	Stale NFS file handle
117	EUCLEAN	Structure needs cleaning
118	ENOTNAM	Not a XENIX named type file
119	ENAVAIL	No XENIX semaphores available
120	EISNAM	Is a named type file
121	EREMOTEIO	Remote I/O error
122	EDQUOT	Quota exceeded
123	ENOMEDIUM	No medium found
124	EMEDIUMTYPE	Wrong medium type
125	ECANCELED	Operation Canceled
126	ENOKEY	Required key not available
127	EKEYEXPIRED	Key has expired
128	EKEYREVOKED	Key has been revoked
129	EKEYREJECTED	Key was rejected by service
130	EOWNERDEAD	Owner died
131	ENOTRECOVERABLE	State not recoverable

When you see an error number thrown by a C program on a Linux environment, you might find the above table handy to identify what those error number means. Make sure to bookmark this article for future reference.

Источник