兔子的技術博客

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++標準異常

也就是try、throw、catch這三個關鍵字。

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

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

try塊中的throw會拋出一個數據<exception-data>，比如一個整數，一個字串，或是其他自定義類型的數據。這時，當前程序中止執行，開始查找catch入口。throw拋出的數據類型與catch入口的<exception-declaration>數據類型必須匹配，這一點類似函數調用的形參、實參匹配。一個try塊可以對應多個catch塊，這一點類似于函數的重載。當然，你也可以用catch (…)來接收所有可能拋出的數據。MFC提供了一些標準的拋出異常類型，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。

執行完catch塊，程序會繼續向下執行。

當throw在本函數（或說棧的本幀）沒有找到合適的catch塊時，會向上一層調用函數（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塊中調用(可以是多層調用)的函數中的，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，或查找到調用頂層（如main函數）都沒有匹配上catch塊的throw語句會如何執行呢？這在不同操作系統會有不同的處理，在Windows中則是由一個叫SEH的機制來處理的。

二、Windows SEH

SEH（Structured Exception Handling），即結構化異常處理，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關鍵字。

1. __try-__except關鍵字

__try
{
    ……
}

__except (<exception>)
{
    ……
}

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

EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER（1），表示下面執行__except塊內及其后面的代碼
EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION（-1），表示回到拋出異常處繼續向下執行
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GetExceptionCode(), GetExceptionInformation()，分別可以獲取異常號和EXCEPTION_POINTERS類型的異常數據指針。而且這兩個函數只能在__except參數<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，如果這兩個函數沒有在正確的位置，將產生編譯錯誤。（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，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提供的，都是這種類型的函數，這種函數指針類型在winbase.h中被定義為LPTOP_LEVEL_EXCEPTION_FILTER。）

EXCEPTION_POINTERS結構中包含豐富的異常相關數據，主要有異常號、異常發生時寄存器的值等。

與try-catch一樣，__try-__except也支持調用棧回溯，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，SEH異常處理例程可以有多個，它們的入口地址形成一個鏈式結構，這個鏈式結構由Windows操作系統管理。

發生錯誤或異常后，Windows的處理順序一般如下：

（1）中止當前程序的執行。

（2）如果程序處于被調試狀態，向調試器發送EXCEPTION_DEBUG_EVENT消息。

（3）如果程序沒有被調試或者調試器未能處理異常，查找線程相關的異常處理例程（如對應__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式結構逐一向后查找，請求下一個例程處理。

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

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

（6）“最終異常處理例程”鏈的最后是Windows默認的系統異常處理程序__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“關閉”、“調試”等按鈕。

著名的SetUnhandledExceptionFilter()函數就是在所謂“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，當這個例程返回EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER時，一般會直接結束進程。

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++標準異常	SEH
局部對象析構函數	執行	局部對象有析構函數，且用__try-__exception時，編譯錯誤
可重載	有參數類型匹配	無條件處理
可移植	C++都有，不依賴操作系統平臺	只有Windows提供
程序流程控制	catch塊后只能繼續向下執行	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
數據通用	各種不同的異常數據類型	統一結構的異常數據

四、VC編譯參數EH

在VC中，你可能會發現一個怪異的現象，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對結構化異常的處理，是由編譯參數EH來控制的。

	無EH參數	EHs(EHsc)	EHa(同Ehac)
try-catch	不處理異常	只處理C++標準異常，代碼優化較好	處理C++標準異常和結構化異常，代碼優化較差
__try-__except（VC2005及以后）	處理C++標準異常和結構化異常	處理C++標準異常和結構化異常	處理C++標準異常和結構化異常
__try-__except（VC2003及以前）	只處理結構化異常	只處理結構化異常	只處理結構化異常

從表中可以看出，EH參數對__try-__except塊的處理并無影響。

從VC2005開始，SEH也可以統一捕獲和處理C++標準異常。而在VC2003及之前，C++標準異常只能由catch塊來捕獲。

VC2005中，EH參數默認為EHsc。

附記：關于自定義SEH異常處例程的編寫，如保存內存dump，保存調用棧，使用調試相關的.pdb .map文件等，網上相關的資料很多，需要可以查詢。