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C++编译器如何实现异常处理

作者 佚名技术 来源 程序设计 浏览 发布时间 2012-06-30
后面,让被调函数去移除参数,下面的指令就在返回主调函数前从栈中移去了24个字节:
Ret 24
  取决于被调函数的调用约定(call convention),这两种方式每次只能用一个。你还要注意的是每个线程都有自己独立的堆栈。

C++和异常

回忆一下我在第一节中介绍的EXCEPTION_REGISTRATION结构,我们曾用它向操作系统注册了发生异常时要被调用的回调函数。VC++也是这么做的,不过它扩展了这个结构的语义,在它的后面添加了两个新字段:

struct EXCEPTION_REGISTRATION
{
  EXCEPTION_REGISTRATION* prev;
  DWORD handler;
  int id;
  DWORD ebp;
};
  VC++会为绝大部分函数③添加一个EXCEPTION_REGISTRATION类型的局部变量,它的最后一个字段(ebp)与栈桢指针指向的位置重叠。函数的序言创建这个结构并把它注册给操作系统,尾声则恢复主调函数的EXCEPTION_REGISTRATION。id字段的意义我将在下一节介绍。

VC++编译函数时会为它生成两部分数据:

a)异常回调函数

b)一个包含函数重要信息的数据结构,这些信息包括catch块、这些块的地址和这些块所关心的异常的类型等等。我把这个结构称为funcinfo,有关它的详细讨论也在下一节。

图3是考虑了异常处理之后的运行时堆栈。widget的异常回调函数位于由FS:[0]指向的异常处理链的开始位置(这是由widget的序言设置的)。异常处理程序把widget的funcinfo结构的地址交给函数__CxxFrameHandler,__CxxFrameHandler会检查这个结构看函数中有没有catch块对当前的异常感兴趣。如果没有的话,它就返回ExceptionContinueSearch给操作系统,于是操作系统会从异常处理链表中取得下一个结点,并调用它的异常处理程序(也就是调用当前函数的那个函数的异常处理程序)。

这一过程将一直进行下去——直到处理程序找到一个能处理当前异常的catch块为止,这时它就不再返回操作系统了。但是在调用catch块之前(由于有funcinfo结构,所以知道catch块的入口,参见图3),必须进行堆栈展开,也就是清理掉当前函数的栈桢下面的所有其他的栈桢。这个操作稍微有点复杂,因为:异常处理程序必须找到异常发生时生存在这些栈桢上的所有局部对象,并依次调用它们的析构函数。后面我将对此进行详细介绍。

异常处理程序把这项工作委托给了各个栈桢自己的异常处理程序。从FS:[0]指向的异常处理链的第一个结点开始,它依次调用每个结点的处理程序,告诉它堆栈正在展开。与之相呼应,这些处理程序会调用每个局部对象的析构函数,然后返回。此过程一直进行到与异常处理程序自身相对应的那个结点为止。

由于catch块是函数的一部分,所以它使用的也是函数的栈桢。因此,在调用catch块之前,异常处理程序必须激活它所隶属的函数的栈桢。

其次,每个catch块都只接受一个参数,其类型是它希望捕获的异常的类型。异常处理程序必须把异常对象本身或者是异常对象的引用拷贝到catch块的栈桢上,编译器在funcinfo中记录了相关信息,处理程序根据这些信息就能知道到哪去拷贝异常对象了。

拷贝完异常并激活栈桢后,处理程序将调用catch块。而catch块将把控制权下一步要转移到的地址返回来。请注意:虽然这时堆栈已经展开,栈桢也都被清除了,但它们占据的内存空间并没有被覆盖,所有的数据都还好好的待在栈上。这是因为异常处理程序仍在执行,象其他函数一样,它也需要栈来存放自己的局部对象,而其栈桢就位于发生异常的那个函数的栈桢的下面。catch块返回以后,异常处理程序需要“杀掉”异常对象。此后,它让ESP指向目标函数(控制权要转移到的那个函数)的栈桢的末尾——这样就把(包括它自己的在内的)所有栈桢都删除了,然后再跳转到catch块返回的那个地址去,就胜利的完成整个异常处理任务了。但

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