兔子的技術(shù)博客

最近做了一個Windows下的異常處理模塊，查閱了一些新的資料，結(jié)合我自己的理解，將一些點滴記錄如下，希望對兄弟們有所幫助。

一、C++標(biāo)準(zhǔn)異常

也就是try、throw、catch這三個關(guān)鍵字。

try
{
    ……
    throw <exception-data>
    ……
}

catch (<exception-declaration 1>)
{
    ……
}
catch (<exception-declaration 2>)
{
    ……
}
……

try塊中的throw會拋出一個數(shù)據(jù)<exception-data>，比如一個整數(shù)，一個字串，或是其他自定義類型的數(shù)據(jù)。這時，當(dāng)前程序中止執(zhí)行，開始查找catch入口。throw拋出的數(shù)據(jù)類型與catch入口的<exception-declaration>數(shù)據(jù)類型必須匹配，這一點類似函數(shù)調(diào)用的形參、實參匹配。一個try塊可以對應(yīng)多個catch塊，這一點類似于函數(shù)的重載。當(dāng)然，你也可以用catch (…)來接收所有可能拋出的數(shù)據(jù)。MFC提供了一些標(biāo)準(zhǔn)的拋出異常類型，如CFileException類、CDaoException類等，它們都是CException類的派生類，使用MFC時可以了解一下，這里就不多說。

執(zhí)行完catch塊，程序會繼續(xù)向下執(zhí)行。

當(dāng)throw在本函數(shù)（或說棧的本幀）沒有找到合適的catch塊時，會向上一層調(diào)用函數(shù)（或說棧的上一幀）回溯，直到匹配到合適的try-catch塊為止。也就是說，try-catch塊可以捕獲到try塊中調(diào)用(可以是多層調(diào)用)的函數(shù)中的，沒被處理的異常。同時，try-catch塊是可以嵌套的。

那么，有一個問題：沒有try-catch塊的，或查找到調(diào)用頂層（如main函數(shù)）都沒有匹配上catch塊的throw語句會如何執(zhí)行呢？這在不同操作系統(tǒng)會有不同的處理，在Windows中則是由一個叫SEH的機制來處理的。

二、Windows SEH

SEH（Structured Exception Handling），即結(jié)構(gòu)化異常處理，是Microsoft提供的異常處理機制。要了解這個機制，咱先來了解一下__try-__except關(guān)鍵字。

1. __try-__except關(guān)鍵字

__try
{
    ……
}

__except (<exception>)
{
    ……
}

__try-__except是Microsoft擴展出的C++關(guān)鍵字，__try塊中出現(xiàn)錯誤或異常，一般不再用throw拋出，而是直接產(chǎn)生一個EXCEPTION_POINTERS類型的異常數(shù)據(jù)，然后開始查找SEH例程入口（調(diào)試的情況除外）。首先就會找到與__try塊對應(yīng)的__except塊。__except的參數(shù)<exception>與catch的參數(shù)作用完全不同，也不類似于函數(shù)的參數(shù)，它主要是用于控制后面的程序執(zhí)行，為這幾個值之一：

EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER（1），表示下面執(zhí)行__except塊內(nèi)及其后面的代碼
EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION（-1），表示回到拋出異常處繼續(xù)向下執(zhí)行
EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH（0）, 表示查找下一個異常處理例程入口

Microsoft提供兩個函數(shù)GetExceptionCode(), GetExceptionInformation()，分別可以獲取異常號和EXCEPTION_POINTERS類型的異常數(shù)據(jù)指針。而且這兩個函數(shù)只能在__except參數(shù)<exception>的表達式中使用。為了保證這一點，在Microsoft Visual C++（以下簡稱VC）中，編譯器做了特殊處理，如果這兩個函數(shù)沒有在正確的位置，將產(chǎn)生編譯錯誤。（這個感覺有點搞。）

所以，__except一行一般會這樣寫：__except (ExceptFilterFunc(GetExceptionInformation()))，其中ExceptFilterFunc是一個自定義的異常處理例程，它輸入一個EXCEPTION_POINTERS *類型的參數(shù)，返回EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER、EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION或EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH。

（注：下面所提到的“異常處理例程”，不管是自定義的還是系統(tǒng)提供的，都是這種類型的函數(shù)，這種函數(shù)指針類型在winbase.h中被定義為LPTOP_LEVEL_EXCEPTION_FILTER。）

EXCEPTION_POINTERS結(jié)構(gòu)中包含豐富的異常相關(guān)數(shù)據(jù)，主要有異常號、異常發(fā)生時寄存器的值等。

與try-catch一樣，__try-__except也支持調(diào)用棧回溯，也可以嵌套，但沒法重載。

另外，在VC中，還提供__try-__finally塊和__leave關(guān)鍵字，這里不細說了，感興趣的可以查查MSDN。

2. Windows異常處理步驟

回到上文的問題，沒有匹配上catch、__except塊的錯誤或異常將會如何處理呢？原來，包括__except塊在內(nèi)，SEH異常處理例程可以有多個，它們的入口地址形成一個鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，這個鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)由Windows操作系統(tǒng)管理。

發(fā)生錯誤或異常后，Windows的處理順序一般如下：

（1）中止當(dāng)前程序的執(zhí)行。

（2）如果程序處于被調(diào)試狀態(tài)，向調(diào)試器發(fā)送EXCEPTION_DEBUG_EVENT消息。

（3）如果程序沒有被調(diào)試或者調(diào)試器未能處理異常，查找線程相關(guān)的異常處理例程（如對應(yīng)__except塊）并處理。如果前面查找到的例程返回EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH，且線程有多個異常處理例程，則沿這些例程入口地址組成的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)逐一向后查找，請求下一個例程處理。

（4）如果線程沒有對應(yīng)的異常處理例程，或線程所有例程都返回EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH，而且程序處于被調(diào)試狀態(tài)，再次通知調(diào)試器。

（5）如果程序沒有被調(diào)試或者調(diào)試器仍未處理異常，則進入主線程的“最終異常處理例程”鏈繼續(xù)查找。

（6）“最終異常處理例程”鏈的最后是Windows默認的系統(tǒng)異常處理程序__CxxUnhandledExceptionFilter()，其處理通常是彈出一個異常對話框，上面顯示一些異常信息，提供“關(guān)閉”、“調(diào)試”等按鈕。

著名的SetUnhandledExceptionFilter()函數(shù)就是在所謂“最終異常處理例程”鏈的__CxxUnhandledExceptionFilter()之前插入一個自定義的異常處理例程，當(dāng)這個例程返回EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER時，一般會直接結(jié)束進程。

三、兩種異常處理機制的比較

我能想到的一些特征的比較：

	C++標(biāo)準(zhǔn)異常	SEH
局部對象析構(gòu)函數(shù)	執(zhí)行	局部對象有析構(gòu)函數(shù)，且用__try-__exception時，編譯錯誤
可重載	有參數(shù)類型匹配	無條件處理
可移植	C++都有，不依賴操作系統(tǒng)平臺	只有Windows提供
程序流程控制	catch塊后只能繼續(xù)向下執(zhí)行	EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER、EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION、 EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH三種流程控制，多個處理例程的依次處理
數(shù)據(jù)通用	各種不同的異常數(shù)據(jù)類型	統(tǒng)一結(jié)構(gòu)的異常數(shù)據(jù)

四、VC編譯參數(shù)EH

在VC中，你可能會發(fā)現(xiàn)一個怪異的現(xiàn)象，就是try-catch塊無法捕獲像“除0”、“空指針訪問”之類的異常。原來，在VC中一般的錯誤和異常都是用SEH來處理的，不等同于throw拋出的異常。而try-catch對結(jié)構(gòu)化異常的處理，是由編譯參數(shù)EH來控制的。

	無EH參數(shù)	EHs(EHsc)	EHa(同Ehac)
try-catch	不處理異常	只處理C++標(biāo)準(zhǔn)異常，代碼優(yōu)化較好	處理C++標(biāo)準(zhǔn)異常和結(jié)構(gòu)化異常，代碼優(yōu)化較差
__try-__except（VC2005及以后）	處理C++標(biāo)準(zhǔn)異常和結(jié)構(gòu)化異常	處理C++標(biāo)準(zhǔn)異常和結(jié)構(gòu)化異常	處理C++標(biāo)準(zhǔn)異常和結(jié)構(gòu)化異常
__try-__except（VC2003及以前）	只處理結(jié)構(gòu)化異常	只處理結(jié)構(gòu)化異常	只處理結(jié)構(gòu)化異常

從表中可以看出，EH參數(shù)對__try-__except塊的處理并無影響。

從VC2005開始，SEH也可以統(tǒng)一捕獲和處理C++標(biāo)準(zhǔn)異常。而在VC2003及之前，C++標(biāo)準(zhǔn)異常只能由catch塊來捕獲。

VC2005中，EH參數(shù)默認為EHsc。

附記：關(guān)于自定義SEH異常處例程的編寫，如保存內(nèi)存dump，保存調(diào)用棧，使用調(diào)試相關(guān)的.pdb .map文件等，網(wǎng)上相關(guān)的資料很多，需要可以查詢。