上一篇文章講述了SEH的異常處理機(jī)制，也即try-except模型的使用規(guī)則。本篇文章繼續(xù)探討SEH另外一項(xiàng)很重要的機(jī)制，那就是“有效保證資源的清除”，其實(shí)這才是SEH設(shè)計(jì)上最為精華的一個(gè)東東，對(duì)于C程序而言，它貢獻(xiàn)簡(jiǎn)直是太大了。
SEH的這項(xiàng)機(jī)制被稱為結(jié)束處理（Termination Handling），它是通過(guò)try-finally語(yǔ)句來(lái)實(shí)現(xiàn)的，下面開(kāi)始討論吧！
try-finally的作用
對(duì)于try-finally的作用，還是先看看MSDN中怎么說(shuō)的吧！摘略如下：
The try-finally statement is a Microsoft extension to the C and C++ languages that enables 32-bit target applications to guarantee execution of cleanup code when execution of a block of code is interrupted. Cleanup consists of such tasks as deallocating memory, closing files, and releasing file handles. The try-finally statement is especially useful for routines that have several places where a check is made for an error that could cause premature return from the routine.
上面的這段話的內(nèi)容翻譯如下：
try-finally語(yǔ)句是Microsoft對(duì)C和C++語(yǔ)言的擴(kuò)展，它能使32位的目標(biāo)程序在異常出現(xiàn)時(shí)，有效保證一些資源能夠被及時(shí)清除，這些資源的清除任務(wù)可以包括例如內(nèi)存的釋放，文件的關(guān)閉，文件句柄的釋放等等。try-finally語(yǔ)句特別適合這樣的情況下使用，例如一個(gè)例程（函數(shù)）中，有幾個(gè)地方需要檢測(cè)一個(gè)錯(cuò)誤，并且在錯(cuò)誤出現(xiàn)時(shí)，函數(shù)可能提前返回。
try-finally的語(yǔ)法規(guī)則
上面描述try-finally機(jī)制的有關(guān)作用時(shí)，也許一時(shí)我們還難以全面理解，不過(guò)沒(méi)關(guān)系，這里還是先看一下try-finally的語(yǔ)法規(guī)則吧！其實(shí)它很簡(jiǎn)單，示例代碼如下：
//seh-test.c
#include <windows.h>
#include <stdio.h>
void main()
{
puts("hello");
__try
{
puts("__try塊中");
}
// 注意，這里不是__except塊，而是__finally取代
__finally
{
puts("__finally塊中");
}
puts("world");
}
上面的程序運(yùn)行結(jié)果如下：
hello
__try塊中
__finally塊中
world
Press any key to continue
try-finally語(yǔ)句的語(yǔ)法與try-except很類似，稍有不同的是，__finally后面沒(méi)有一個(gè)表達(dá)式，這是因?yàn)閠ry- finally語(yǔ)句的作用不是用于異常處理，所以它不需要一個(gè)表達(dá)式來(lái)判斷當(dāng)前異常錯(cuò)誤的種類。另外，與try-except語(yǔ)句類似，try- finally也可以是多層嵌套的，并且一個(gè)函數(shù)內(nèi)可以有多個(gè)try-finally語(yǔ)句，不管它是嵌套的，或是平行的。當(dāng)然，try-finally多層嵌套也可以是跨函數(shù)的。這里不一一列出示例，大家可以自己測(cè)試一番。
另外，對(duì)于上面示例程序的運(yùn)行結(jié)果，是不是覺(jué)得有點(diǎn)意料之外呢？因?yàn)?__finally塊中的put(“__finally塊中”)語(yǔ)句也被執(zhí)行了。是的，沒(méi)錯(cuò)！這就是try-finally語(yǔ)句最具有魔幻能力的地方，即 “不管在何種情況下，在離開(kāi)當(dāng)前的作用域時(shí)，finally塊區(qū)域內(nèi)的代碼都將會(huì)被執(zhí)行到”。呵呵！這的確是很厲害吧！為了驗(yàn)證這條規(guī)則，下面來(lái)看一個(gè)更典型示例，代碼如下：
#include <stdio.h>
void main()
{
puts("hello");
__try
{
puts("__try塊中");
// 注意，下面return語(yǔ)句直接讓函數(shù)返回了
return;
}
__finally
{
puts("__finally塊中");
}
puts("world");
}
上面的程序運(yùn)行結(jié)果如下：
hello
__try塊中
__finally塊中
Press any key to continue
上面的程序運(yùn)行結(jié)果是不是有點(diǎn)意思。在__try塊區(qū)域中，有一條return語(yǔ)句讓函數(shù)直接返回了，所以后面的put(“world”)語(yǔ)句沒(méi)有被執(zhí)行到，這是很容易被理解的。但是請(qǐng)注意，__finally塊區(qū)域中的代碼也將會(huì)被予以執(zhí)行過(guò)了，這是不是進(jìn)一步驗(yàn)證了上面了那條規(guī)則，呵呵！阿愚深有感觸的想：“__finally的特性真的很像對(duì)象的析構(gòu)函數(shù)”，朋友們覺(jué)得如何呢？
另外，大家也許還特別關(guān)心的是，goto語(yǔ)句是不是有可能破壞上面這條規(guī)則呢？因?yàn)樵贑語(yǔ)言中，goto語(yǔ)句一般直接對(duì)應(yīng)一條jmp跳轉(zhuǎn)指令，所以如果真的如此的話，那么goto語(yǔ)句很容易破壞上面這條規(guī)則。還是看一個(gè)具體的例子吧！
#include <stdio.h>
void main()
{
puts("hello");
__try
{
puts("__try塊中");
// 跳轉(zhuǎn)指令
goto RETURN;
}
__finally
{
puts("__finally塊中");
}
RETURN:
puts("world");
}
上面的程序運(yùn)行結(jié)果如下：
hello
__try塊中
__finally塊中
world
Press any key to continue
呵呵！即便上面的示例程序中，goto語(yǔ)句跳過(guò)了__finally塊，但是__finally塊區(qū)域中的代碼還是被予以執(zhí)行了。當(dāng)然，大家也許很關(guān)心這到底是為什么？為什么try-finally語(yǔ)句具有如此神奇的功能？這里不打算深入闡述，在后面闡述SEH實(shí)現(xiàn)的時(shí)候會(huì)詳細(xì)分析到。這里朋友們只牢記一點(diǎn)，“不管是順序的線性執(zhí)行，還是return語(yǔ)句或goto語(yǔ)句無(wú)條件跳轉(zhuǎn)等情
況下，一旦執(zhí)行流在離開(kāi)當(dāng)前的作用域時(shí)，finally塊區(qū)域內(nèi)的代碼必將會(huì)被執(zhí)行”
try-finally塊中的異常
上面只列舉了return語(yǔ)句和goto語(yǔ)句的情況下，但是如果程序中出現(xiàn)異常的話，那么finally塊區(qū)域內(nèi)的代碼還會(huì)被執(zhí)行嗎？上面所講到的那條規(guī)則仍然正確嗎？還是看看示例，代碼如下：
#include <stdio.h>
void test()
{
puts("hello");
__try
{
int* p;
puts("__try塊中");
// 下面拋出一個(gè)異常
p = 0;
*p = 25;
}
__finally
{
// 這里會(huì)被執(zhí)行嗎
puts("__finally塊中");
}
puts("world");
}
void main()
{
__try
{
test();
}
__except(1)
{
puts("__except塊中");
}
}
上面的程序運(yùn)行結(jié)果如下：
hello
__try塊中
__finally塊中
__except塊中
Press any key to continue
從上面示例程序的運(yùn)行結(jié)果來(lái)看，它是和“不管在何種情況下，在離開(kāi)當(dāng)前的作用域時(shí)，finally塊區(qū)域內(nèi)的代碼都將會(huì)被執(zhí)行到”這條規(guī)則相一致的。
__leave關(guān)鍵字的作用
其實(shí)，總結(jié)上面的__finally塊被執(zhí)行的流程時(shí)，無(wú)外乎三種情況。第一種就是順序執(zhí)行到__finally塊區(qū)域內(nèi)的代碼，這種情況很簡(jiǎn)單，容易理解；第二種就是goto語(yǔ)句或return語(yǔ)句引發(fā)的程序控制流離開(kāi)當(dāng)前__try塊作用域時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)完成對(duì)__finally塊代碼的調(diào)用；第三種就是由于在__try塊中出現(xiàn)異常時(shí)，導(dǎo)致程序控制流離開(kāi)當(dāng)前__try塊作用域，這種情況下也是由系統(tǒng)自動(dòng)完成對(duì)__finally塊的調(diào)用。無(wú)論是第 2種，還是第3種情況，毫無(wú)疑問(wèn)，它們都會(huì)引起很大的系統(tǒng)開(kāi)銷，編譯器在編譯此類程序代碼時(shí)，它會(huì)為這兩種情況準(zhǔn)備很多的額外代碼。一般第2種情況，被稱為“局部展開(kāi)（LocalUnwinding）”；第3種情況，被稱為“全局展開(kāi)（GlobalUnwinding）”。在后面闡述SEH實(shí)現(xiàn)的時(shí)候會(huì)詳細(xì)分析到這一點(diǎn)。
第3種情況，也即由于出現(xiàn)異常而導(dǎo)致的“全局展開(kāi)”，對(duì)于程序員而言，這也許是無(wú)法避免的，因?yàn)槟阍诶卯惓Ｌ幚頇C(jī)制提高程序可靠健壯性的同時(shí)，不可避免的會(huì)引起性能上其它的一些開(kāi)銷。呵呵！這世界其實(shí)也算瞞公平的，有得必有失。
但是，對(duì)于第2種情況，程序員完全可以有效地避免它，避免“局部展開(kāi)”引起的不必要的額外開(kāi)銷。實(shí)際這也是與結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)思想相一致的，也即一個(gè)程序模塊應(yīng)該只有一個(gè)入口和一個(gè)出口，程序模塊內(nèi)盡量避免使用goto語(yǔ)句等。但是，話雖如此，有時(shí)為了提高程序的可讀性，程序員在編寫(xiě)代碼時(shí)，有時(shí)可能不得不采用一些與結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)思想相悖的做法，例如，在一個(gè)函數(shù)中，可能有多處的return語(yǔ)句。針對(duì)這種情況，SEH提供了一種非常有效的折衷方案，那就是__leave關(guān)鍵字所起的作用，它既具有像goto語(yǔ)句和return語(yǔ)句那樣類似的作用（由于檢測(cè)到某個(gè)程序運(yùn)行中的錯(cuò)誤，需要馬上離開(kāi)當(dāng)前的 __try塊作用域），但是又避免了“局部展開(kāi)” 的額外開(kāi)銷。還是看個(gè)例子吧！代碼如下：
#include <stdio.h>
void test()
{
puts("hello");
__try
{
int* p;
puts("__try塊中");
// 直接跳出當(dāng)前的__try作用域
__leave;
p = 0;
*p = 25;
}
__finally
{
// 這里會(huì)被執(zhí)行嗎？當(dāng)然
puts("__finally塊中");
}
puts("world");
}
void main()
{
__try
{
test();
}
__except(1)
{
puts("__except塊中");
}
}
上面的程序運(yùn)行結(jié)果如下：
hello
__try塊中
__finally塊中
world
Press any key to continue
這就是__leave關(guān)鍵字的作用，也許大家在編程時(shí)很少使用它。但是請(qǐng)注意，如果你的程序中，尤其在那些業(yè)務(wù)特別復(fù)雜的函數(shù)模塊中，既采用了SEH機(jī)制來(lái)保證程序的可靠性，同時(shí)代碼中又擁有大量的goto語(yǔ)句和return語(yǔ)句的話，那么你的源代碼編譯出來(lái)的二進(jìn)制程序?qū)⑹鞘衷愀獾模粌H十分龐大，而且效率也受很大影響。此時(shí)，建議不妨多用__leave關(guān)鍵字來(lái)提高程序的性能。
try-finally深入
現(xiàn)在，相信我們已經(jīng)對(duì)try-finally機(jī)制有了非常全面的了解，為了更進(jìn)一步認(rèn)識(shí)try-finally機(jī)制的好處（當(dāng)然，主人公阿愚認(rèn)為，那些寫(xiě)過(guò)Windows平臺(tái)下設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的朋友一定深刻認(rèn)識(shí)到try-finally機(jī)制的重要性），這里給出一個(gè)具體的例子。還記得，在《第21集 Windows系列操作系統(tǒng)平臺(tái)中所提供的異常處理機(jī)制》中，所講述到的采用setjmp和longjmp異常處理機(jī)制實(shí)現(xiàn)的那個(gè)簡(jiǎn)單例程嗎？現(xiàn)在如果有了try-finally機(jī)制，將能夠很容易地來(lái)避免內(nèi)存資源的泄漏，而且還極大地提高了程序模塊的可讀性，減少程序員由于不小心造成的程序bug等隱患。采用SEH重新實(shí)現(xiàn)的代碼如下：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
void test1()
{
char* p1, *p2, *p3, *p4;
__try
{
p1 = malloc(10);
p2 = malloc(10);
p3 = malloc(10);
p4 = malloc(10);
// do other job
// 期間可能拋出異常
}
__finally
{
// 這里保證所有資源被及時(shí)釋放
if(p1) free(p1);
if(p2) free(p2);
if(p3) free(p3);
if(p4) free(p4);
}
}
void test()
{
char* p;
__try
{
p = malloc(10);
// do other job
// 期間可能拋出異常
test1();
// do other job
}
__finally
{
// 這里保證資源被釋放
if(p) free(p);
}
}
void main( void )
{
__try
{
char* p;
__try
{
p = malloc(10);
// do other job
// 期間可能拋出異常
test();
// do other job
}
__finally
{
// 這里保證資源被釋放
if(p) free(p);
}
}
__except(1)
{
printf("捕獲到一個(gè)異常\n");
}
}
呵呵！上面的代碼與采用setjmp和longjmp機(jī)制實(shí)現(xiàn)的代碼相比，是不是更簡(jiǎn)潔，更美觀。這就是try-finally語(yǔ)句的貢獻(xiàn)所在。
總結(jié)
（1） “不管在何種情況下，在離開(kāi)當(dāng)前的作用域時(shí)，finally塊區(qū)域內(nèi)的代碼都將會(huì)被執(zhí)行到”，這是核心法則。
（2） try-finally語(yǔ)句的作用相當(dāng)于面向?qū)ο笾械奈鰳?gòu)函數(shù)。
（3） goto語(yǔ)句和return語(yǔ)句，在其它少數(shù)情況下，break語(yǔ)句以及continue語(yǔ)句等，它們都可能會(huì)導(dǎo)致程序的控制流非正常順序地離開(kāi) __try作用域，此時(shí)會(huì)發(fā)生SEH的“局部展開(kāi)”。記住，“局部展開(kāi)”會(huì)帶來(lái)較大的開(kāi)銷，因此，程序員應(yīng)該盡可能采用__leave關(guān)鍵字來(lái)減少一些不必要的額外開(kāi)銷。
通過(guò)這幾篇文章中對(duì)SEH異常處理機(jī)制的深入闡述，相信大家已經(jīng)能夠非常熟悉使用SEH來(lái)進(jìn)行編程了。下一篇文章把try-except和try-finally機(jī)制結(jié)合起來(lái)，進(jìn)行一個(gè)全面而綜合的評(píng)述，繼續(xù)吧！