未處理異常和C++異常

——Windows核心編程學(xué)習(xí)手札之二十五

當(dāng)一個(gè)異常過濾器返回EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH標(biāo)識符時(shí)是告訴系統(tǒng)繼續(xù)上溯調(diào)用樹，尋找另外的異常過濾器，但當(dāng)每個(gè)過濾器都返回EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH標(biāo)識符，出現(xiàn)了所謂“未處理異常”。

每個(gè)線程開始執(zhí)行，實(shí)際是利用kernel32.dll中的一個(gè)函數(shù)來調(diào)用BaseProcessStart或BaseThreadStart，這兩個(gè)函數(shù)實(shí)際是一樣的，區(qū)別在于一個(gè)函數(shù)用于進(jìn)程的主線程（primary thread）：

?????? VOID BaseProcessStart(PPROCESS_START_ROUTINE pfnStartAddr){

???????????????????? __try{

?????????????????????????????????? ExitThread((pfnStartAddr)());

???????????????????? }

???????????????????? __except(UnhandledExceptionFilter(GetExceptionInfomation())){

??????????????????????????? ExitProcess(GetExceptionCode());

???????????????????? }

??????????? //note:we never get here

?????? }

另一個(gè)函數(shù)用于進(jìn)程的所有輔助線程（Secondary thread）：

?????? VOID BaseThreadStart(PTHREAD_START_ROUTINE pfnStartAddr,PVOID pvParam){

???????????????????? __try{

?????????????????????????????????? ExitThread((pfnStartAddr)( pvParam));

???????????????????? }

???????????????????? __except(UnhandledExceptionFilter(GetExceptionInfomation())){

??????????????????????????? ExitProcess(GetExceptionCode());

???????????????????? }

??????????? //note:we never get here

?????? }

這兩個(gè)函數(shù)都包含一個(gè)SHE框架，每個(gè)函數(shù)都有一個(gè)try塊，并從這個(gè)try塊里調(diào)用主線程或輔助線程的進(jìn)入點(diǎn)函數(shù)。當(dāng)線程引發(fā)一個(gè)異常時(shí)，所有過濾器都返回EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH時(shí)，將會自動調(diào)用一個(gè)由系統(tǒng)提供的特殊過濾器函數(shù)：

?????? LONG UnhandledExceptionFilter(PEXCEPTION_POINTERS pExceptionInfo)；

這個(gè)函數(shù)負(fù)責(zé)顯示一個(gè)消息框，指出有一個(gè)進(jìn)程的線程存在未處理的異常，并且能讓用戶結(jié)束或調(diào)試這個(gè)進(jìn)程。在消息框的異常描述之后，提供用戶兩個(gè)選擇：

1）選擇“ok”按鈕，將導(dǎo)致UnhandledExceptionFilter返回EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH，這將引起全局展開，所有的finally塊都要執(zhí)行，然后BaseProcessStart或BaseThreadStart中的處理程序執(zhí)行。這兩個(gè)處理程序都是ExitProcess，退出進(jìn)程，退出的代碼是異常代碼，這是進(jìn)程的線程結(jié)束了進(jìn)程本身不是操作系統(tǒng)，意味這程序員可以控制這種行為并改變它。

2）選擇“Cancel”按鈕，UnhandledExceptionFilter試圖加載一個(gè)調(diào)試程序，并將這個(gè)調(diào)試程序掛接在進(jìn)程上，通過將調(diào)試程序附在進(jìn)程上，可以檢查全局、局部和靜態(tài)變量的狀態(tài)，設(shè)置斷點(diǎn)，檢查調(diào)用樹，重新啟動進(jìn)程，以及調(diào)試一個(gè)進(jìn)程可以做的任何事情。

注意：上面是在用戶方式（user-mode）下的程序開發(fā)，對于運(yùn)行在內(nèi)核方式（kernel-mode）出現(xiàn)未處理異常，未處理異常是在操作系統(tǒng)中或更可能在設(shè)備驅(qū)動程序中，而不是在應(yīng)用程序中，這樣的未處理異常表示一個(gè)嚴(yán)重的程序錯(cuò)誤（bug）！如果一個(gè)低級虛擬內(nèi)存函數(shù)產(chǎn)生一個(gè)異常，系統(tǒng)查找是否有內(nèi)核方式異常過濾器準(zhǔn)備處理這個(gè)異常，如果系統(tǒng)找不到，則異常是未處理的，如果一個(gè)未處理異常發(fā)生在內(nèi)核方式，讓系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行是不安全的，所以系統(tǒng)在這種情況下不會調(diào)用UnhandledExceptionFilter函數(shù)，而是顯示所謂的藍(lán)屏死機(jī)（Blue Screen of Death），顯示畫屏切換到只包含文本的藍(lán)屏視頻方式，并且計(jì)算機(jī)被停機(jī)（balt），顯示的文本告訴是哪個(gè)設(shè)備驅(qū)動程序被加載，并且該模塊中包含引發(fā)未處理異常的代碼。

當(dāng)程序員選擇cancel按鈕時(shí)，告訴UnhandledExceptionFilter函數(shù)對進(jìn)程進(jìn)行調(diào)試，隨時(shí)將調(diào)試程序連接到任何進(jìn)程的能力稱為即時(shí)調(diào)試（Just-in-time Debugging）。在內(nèi)部，UnhandledExceptionFilter調(diào)用調(diào)試程序，需要查看下面的注冊表子關(guān)鍵字：

?????? HKEY_LOCAL_MACHINE/SOFTWARE/Microsoft/WindowsNT/

CurrentVersion/AeDebug

該關(guān)鍵字里，有一個(gè)Debugger的數(shù)值，安裝Visual Studio時(shí)被設(shè)置成下面的值：

?????? C:/Program Filese/Microsoft Visual Studio/Common/MSDev98/Bin/msdev.exe

?????????????????????????? -p %ld? –e %ld

在windows98中，這些值不存放在注冊表中，而是存放在Win.ini文件中。

這個(gè)值告訴系統(tǒng)要將哪個(gè)程序（這里是msdev.exe）作為調(diào)試程序運(yùn)行，當(dāng)然也可以選擇其他調(diào)試程序。UnhandledExceptionFilter還在命令行里向調(diào)試程序傳遞兩個(gè)參數(shù)，第一個(gè)參數(shù)是被調(diào)試進(jìn)程ID；第二個(gè)參數(shù)規(guī)定一個(gè)可繼承的手工復(fù)位事件，這個(gè)事件是由UnhandledExceptionFilter按無信號狀態(tài)建立的，廠商必須實(shí)現(xiàn)自己的調(diào)試程序，這樣才能認(rèn)識指定進(jìn)程ID和事件句柄的-p和-e選項(xiàng)。

在進(jìn)程ID和事件句柄都合并到這個(gè)串中后，UnhandledExceptionFilter通過調(diào)用CreateProcess來執(zhí)行調(diào)試程序，這是，調(diào)試程序進(jìn)程開始運(yùn)行并檢查它的命令行參數(shù)，如果存在-p選項(xiàng)，調(diào)試程序取得進(jìn)程ID，并通過調(diào)用DebugActiveProcess將自身掛接到該進(jìn)程上：

?????? BOOL DebugActiveProcess(DWORD dwProcessID)；

一旦調(diào)試程序完成自身的掛接，操作系統(tǒng)將被調(diào)試者（debuggee）的狀態(tài)通報(bào)給調(diào)試程序。在調(diào)試程序完全初始化后，要再檢查它的命令行，找-e選項(xiàng)，如該項(xiàng)存在，調(diào)試程序取得相應(yīng)事件句柄并調(diào)用SetEvent。

另外，不必在調(diào)試進(jìn)程之前等待異常的出現(xiàn)，可以隨時(shí)將一個(gè)調(diào)試程序連接在任何進(jìn)程上，只需運(yùn)行MSDEV –p PID，其中PID是要調(diào)試的進(jìn)程的ID，實(shí)際在Windows2000的Task Manager里選擇一個(gè)進(jìn)程，并選擇debug菜單，就將引起Task Manager去查看前面的注冊表子關(guān)鍵字，調(diào)用CreateProcess，并傳遞所選定的進(jìn)程ID作為參數(shù)，在這里，Task Manage為事件句柄傳送0值。

如果異常發(fā)生時(shí)，不想在屏幕上顯示消息框，有下面幾個(gè)方法：

1）強(qiáng)制進(jìn)程終止運(yùn)行

為防止UnhandledExceptionFilter顯示異常消息框，可以調(diào)用SetErrorMode函數(shù)，并向它傳遞一個(gè)SEM_NOGPFAULTERRORBOX標(biāo)識符：

?????? UNINT SetErrorMode(UINT fuErrorMode)；

當(dāng)調(diào)用UnhandledExceptionFilter函數(shù)來處理異常時(shí)，看到已經(jīng)設(shè)置了這個(gè)標(biāo)志，就立即返回EXCEPT_EXECUTE_HANDLER，這將導(dǎo)致全局展開并執(zhí)行BaseProcessStart或BaseThreadStart中的處理程序，該處理程序結(jié)束進(jìn)程。

2）包裝一個(gè)線程函數(shù)

在主線程進(jìn)入點(diǎn)函數(shù) （main、wmain、WinMain、wWinMain）的整個(gè)內(nèi)容安排一個(gè)try-except塊，保證異常過濾器的結(jié)果值總是EXCEPT_EXECUTE_HANDLER，這樣就保證異常總能得到處理，防止系統(tǒng)再調(diào)用UnhandledExceptionFilter函數(shù)。缺點(diǎn)是只能捕捉主線程中發(fā)生的異常，而其他輔助線程則不能覆蓋。

3）包裝所有線程函數(shù)

Windows提供了SetUnhandledExceptionFilter函數(shù)可以按SHE格式包裝所有線程函數(shù)。

?????? PTOP_LEVEL_EXCEPTION_FILTER SetUnhandledExceptionFilter(

??????????????????????????? PTOP_LEVEL_EXCEPTION_FILTER pTopLevelExceptionFilter);

在進(jìn)程調(diào)用這個(gè)函數(shù)后，進(jìn)程的任何線程發(fā)生一個(gè)未處理異常，就會導(dǎo)致調(diào)用程序自己的異常過濾器，需要將這個(gè)過濾器地址作為參數(shù)傳遞給SetUnhandledExceptionFilter。過濾器函數(shù)原型是：

?????? LONG UnhandledExceptionFilter(PEXCEPTION_POINTERS pExceptionInfo)；

3）自動調(diào)用調(diào)試程序

在設(shè)置調(diào)試程序的注冊表同一個(gè)關(guān)鍵字里，有個(gè)Auto值，該值用來規(guī)定UnhandledExceptionFilter是應(yīng)該顯示消息框還是僅啟動調(diào)試程序，如果Auto設(shè)置為1，UnhandledExceptionFilter就不顯示消息框向用戶報(bào)告異常，而是立即調(diào)用調(diào)試程序，如設(shè)置為0，就按照上面所說的。

UnhandledExceptionFilter函數(shù)的內(nèi)部執(zhí)行情況：

1）如果發(fā)生一個(gè)存取違規(guī)并且是由于試圖寫內(nèi)存（相對于讀內(nèi)存）引起的，系統(tǒng)要查看是不是要修改一個(gè)exe模塊或dll模塊中的資源，默認(rèn)下資源是只讀的，試圖修改資源會引起存取異常。然而16位Windows允許修改資源，從兼容性考慮，32位和64位也應(yīng)允許修改資源，所以當(dāng)想要修改資源時(shí)，UnhandledExceptionFilter調(diào)用VirtualProtect，將資源頁上的保護(hù)改成PAGE_READWRITE，并返回EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION；

2）如果已經(jīng)調(diào)用了SetUnhandledExceptionFilter指定自己的過濾器，UnhandledExceptionFilter就調(diào)用指定的過濾器，如果自己的過濾器返回EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER或EXECEPTION_CONTINUE_EXECUTION，UnhandledExceptionFilter就將這個(gè)值返回給系統(tǒng)，如果沒有設(shè)置自己的未處理異常過濾器，或自己的未處理異常過濾器返回EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH，則進(jìn)入第3步；

3）如果進(jìn)程是在調(diào)試程序下運(yùn)行，就返回EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH。調(diào)試程序顯示一個(gè)消息框并運(yùn)行調(diào)試進(jìn)程（IsDebuggerPresent函數(shù)用來確定一個(gè)進(jìn)程是否正在被調(diào)試）；

4）如果進(jìn)程中一個(gè)線程以SEM_NOGPFAULTERRORBOX標(biāo)志為參數(shù)調(diào)用SetErrorCode，UnhandledExceptionFilter就返回EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER；

5）如果進(jìn)程在一個(gè)作業(yè)job里并且作業(yè)的限制信息設(shè)定了JOB_OBJECT_LIMIT_DIE_ON_UNHANDLED_EXCEPTION標(biāo)志，則UnhandledExceptionFilter返回EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER；

6）UnhandledExceptionFilter查閱注冊表并取出Auto值，如果是1，到第7步，如是0，則向用戶顯示一個(gè)消息框；

7）UnhandledExceptionFilter產(chǎn)生調(diào)試程序，首先調(diào)用CreateEvent建立一個(gè)無信號的、手工復(fù)位的事件，這個(gè)事件的句柄可繼承，然后從注冊表中取出Debugger值，調(diào)用sprintf把它粘帖到進(jìn)程ID（通過調(diào)用GetCurrentProcessID函數(shù)得到）和事件句柄里。STARTUPINFO的lpDesktop成員也設(shè)置成”Winsta0//Default”，這樣調(diào)試程序就出現(xiàn)在交互式桌面上。

8）當(dāng)調(diào)試程序完成初始化，就設(shè)置事件句柄，這將喚醒UnhandledExceptionFilter中的線程，這樣進(jìn)程就在調(diào)試程序下運(yùn)行，UnhandledExceptionFilter返回EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH。

SHE（結(jié)構(gòu)化異常處理）可用于任何編程語言的操作系統(tǒng)設(shè)施，而C++異常只能用于編寫C++代碼。如果是編寫C++程序，應(yīng)使用C++異常處理而不是結(jié)構(gòu)化異常處理，理由是C++異常處理是語言的一部分，編譯器知道C++類對象是什么，也就是說編譯器能夠自動生成代碼來調(diào)用C++對象析構(gòu)函數(shù)，保證對象的清除。

不過，Microsoft Visual C++編譯器也利用了操作系統(tǒng)的SHE實(shí)現(xiàn)了C++異常處理，所以當(dāng)建立一個(gè)C++的try塊時(shí)，編譯器就生成一個(gè)SHE的__try塊，一個(gè)C++的catch測試變成一個(gè)SHE異常過濾器，并且catch中的代碼變成SHE的__except塊中的代碼，實(shí)際上，C++的throw語句，編譯器生成windows對應(yīng)的RaiseException函數(shù)的調(diào)用，用于throw語句的變量傳遞給RaiseException作為附加的參數(shù)，如上，C++異常在內(nèi)部是由SHE實(shí)現(xiàn)的。

正常情況下，C++異常處理不能使程序從硬件異常中恢復(fù)，硬件違規(guī)就是存取違規(guī)或零作除數(shù)這種異常，但microsoft已經(jīng)對其編譯器增加了這種支持能力。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的未处理异常和C++异常——Windows核心编程学习手札之二十五的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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