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淺析C++編譯器怎樣實(shí)現(xiàn)異常處理問題

在介紹C++編譯器如何實(shí)現(xiàn)異常處理的問題之前，先讓大家了解下什么是C++編譯器？其實(shí)C++編譯器是一個(gè)與標(biāo)準(zhǔn)化C++高度兼容的編譯環(huán)境，不同的編譯器也會(huì)對(duì)不同的CPU進(jìn)行不同的優(yōu)化。

本文討論了C++編譯器如何實(shí)現(xiàn)異常處理。我將假定你已經(jīng)熟悉異常處理的語法和機(jī)制，用于VC++的異常處理庫，要用庫中的處理程序替換掉VC++提供的那個(gè)，你只需要調(diào)用下面這個(gè)函數(shù)：

 
 
 
    
  
  
  
  1. install_my_handler();
    2.

之后，程序中的所有異常，從它們被拋出到堆棧展開（stack unwinding），再到調(diào)用catch塊，***到程序恢復(fù)正常運(yùn)行，都將由我的異常處理庫來管理。

與其它C++特性一樣，C++標(biāo)準(zhǔn)并沒有規(guī)定編譯器應(yīng)該如何來實(shí)現(xiàn)異常處理。這意味著每一個(gè)編譯器的提供商都可以用它們認(rèn)為恰當(dāng)?shù)姆绞絹韺?shí)現(xiàn)它。下面我會(huì) 描述一下VC++是怎么做的，但即使你使用其它的編譯器或操作系統(tǒng)①，本文也應(yīng)該會(huì)是一篇很好的學(xué)習(xí)材料。VC++的實(shí)現(xiàn)方式是以windows系統(tǒng)的結(jié) 構(gòu)化異常處理（SEH）②為基礎(chǔ)的。

我認(rèn)為C++編譯器異?；蛘呤潜幻鞔_的拋出的，或者是由于除零溢出、空指針訪問等引起的。當(dāng)它發(fā)生時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷，接下來控制權(quán)就會(huì)傳遞到操作系統(tǒng) 的手中。操作系統(tǒng)將調(diào)用異常處理程序，檢查從異常發(fā)生位置開始的函數(shù)調(diào)用序列，進(jìn)行堆棧展開和控制權(quán)轉(zhuǎn)移。Windows定義了結(jié)構(gòu) "EXCEPTION_REGISTRATION"，使我們能夠向操作系統(tǒng)注冊自己的異常處理程序。

 
 
 
    
  
  
  
  1. struct EXCEPTION_REGISTRATION 
    2. 
  
  
  
  2. { 
    3. 
  
  
  
  3.     EXCEPTION_REGISTRATION* prev; 
    4. 
  
  
  
  4.     DWORD handler; 
    5. 
  
  
  
  5. }; 
    6.

注冊時(shí)，只需要?jiǎng)?chuàng)建這樣一個(gè)結(jié)構(gòu)，然后把它的地址放到FS段偏移0的位置上去就行了。下面這句匯編代碼演示了這一操作：

 
 
 
    
  
  
  
  1. mov FS:[0], exc_regp
    2.

prev字段用于建立一個(gè)EXCEPTION_REGISTRATION結(jié)構(gòu)的鏈表，每次注冊新的EXCEPTION_REGISTRATION時(shí)，我們都要把原來注冊的那個(gè)的地址存到prev中。那么，那個(gè)異?；卣{(diào)函數(shù)長什么樣呢？在excpt.h中，windows定義了它的原形：

 
 
 
    
  
  
  
  1. EXCEPTION_DISPOSITION (*handler)(  
    2. 
  
  
  
  2. _EXCEPTION_RECORD *ExcRecord,  
    3. 
  
  
  
  3. void* EstablisherFrame,  
    4. 
  
  
  
  4. _CONTEXT *ContextRecord,  
    5. 
  
  
  
  5. void* DispatcherContext); 
    6.

不要管它的參數(shù)和返回值，我們先來看一個(gè)簡單的例子。下面的程序注冊了一個(gè)C++編譯器異常處理程序，然后通過除以零產(chǎn)生了一個(gè)異常。異常處理程序捕獲了它，打印了一條消息就完事大吉并退出了。

 
 
 
    
  
  
  
  1. #include  
    2. 
  
  
  
  2. #include  
    3. 
  
  
  
  3. 
  
  
  
  4. using std::cout;  
    5. 
  
  
  
  5. using std::endl;  
    6. 
  
  
  
  6. 
  
  
  
  7. struct EXCEPTION_REGISTRATION  
    8. 
  
  
  
  8. {  
    9. 
  
  
  
  9. EXCEPTION_REGISTRATION* prev;  
    10. 
  
  
  
  10. DWORD handler;  
    11. 
  
  
  
  11. };  
    12. 
  
  
  
  12. 
  
  
  
  13. EXCEPTION_DISPOSITION myHandler(  
    14. 
  
  
  
  14. _EXCEPTION_RECORD *ExcRecord,  
    15. 
  
  
  
  15. void * EstablisherFrame,  
    16. 
  
  
  
  16. _CONTEXT *ContextRecord,  
    17. 
  
  
  
  17. void * DispatcherContext)  
    18. 
  
  
  
  18. {  
    19. 
  
  
  
  19. cout << "In the exception handler" << endl;  
    20. 
  
  
  
  20. cout << "Just a demo. exiting..." << endl;  
    21. 
  
  
  
  21. exit(0);  
    22. 
  
  
  
  22. return ExceptionContinueExecution; //不會(huì)運(yùn)行到這  
    23. 
  
  
  
  23. }  
    24. 
  
  
  
  24. 
  
  
  
  25. int  g_div = 0;  
    26. 
  
  
  
  26. 
  
  
  
  27. void bar()  
    28. 
  
  
  
  28. {  
    29. 
  
  
  
  29. //初始化一個(gè)EXCEPTION_REGISTRATION結(jié)構(gòu)  
    30. 
  
  
  
  30. EXCEPTION_REGISTRATION reg, *preg = ?   
    31. 
  
  
  
  31. reg.handler = (DWORD)myHandler;  
    32. 
  
  
  
  32. 
  
  
  
  33. //取得當(dāng)前異常處理鏈的"頭"  
    34. 
  
  
  
  34. DWORD prev;  
    35. 
  
  
  
  35. _asm  
    36. 
  
  
  
  36. {  
    37. 
  
  
  
  37. mov EAX, FS:[0]  
    38. 
  
  
  
  38. mov prev, EAX  
    39. 
  
  
  
  39. }  
    40. 
  
  
  
  40. reg.prev = (EXCEPTION_REGISTRATION*) prev;  
    41. 
  
  
  
  41. 
  
  
  
  42. //注冊！  
    43. 
  
  
  
  43. _asm  
    44. 
  
  
  
  44. {  
    45. 
  
  
  
  45. mov EAX, preg  
    46. 
  
  
  
  46. mov FS:[0], EAX  
    47. 
  
  
  
  47. }  
    48. 
  
  
  
  48. 
  
  
  
  49. //產(chǎn)生一個(gè)異常  
    50. 
  
  
  
  50. int  j = 10 / g_div;  //異常，除零溢出  
    51. 
  
  
  
  51. }  
    52. 
  
  
  
  52. 
  
  
  
  53. int  main()  
    54. 
  
  
  
  54. {  
    55. 
  
  
  
  55. bar();  
    56. 
  
  
  
  56. return 0;  
    57. 
  
  
  
  57. } 
    58.

注意EXCEPTION_REGISTRATION必須定義在棧上，并且必須位于比上一個(gè)結(jié)點(diǎn)更低的內(nèi)存地址上，windows對(duì)此有嚴(yán)格要求，達(dá)不到的話，它就會(huì)立刻終止進(jìn)程。


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