SEH结构化异常处理.ppt

SEH(结构化异常处理) SEH (“Structured Exception Handling”), 即结构化异常处理.是Windows 操作系统提供给程序设计者的强 有力的处理程序错误或异常的武 器。 大家都知道，在C+中有较 完善的异常处理机制，同样在C 语言中也有很不错的异常处理机 制来支持。那么为什么现在此处 还在讨论操作系统平台中所提供 的异常处理机制呢？ 在许多系统中，编程语言所 提供的异常处理机制的实现，都 是建立在操作系统中所提供的异 常处理机制之上，如Windows平 台上的VC编译器所实现的C+异 常处理模型，它就是建立在SEH 机制之上的 。具体关系图如下： 因此，操作系统平台中所提供的异 常处理机制是非常有必要的。而且，异 常处理机制的实现也是操作系统设计时 的一个重要课题。微软在Windows中引 入SEH的主要动机是为了便于操作系统 本身的开发。操作系统的开发人员使用 SEH，使得系统更加强壮。我们也可以 使用SEH，使我们的自己的程序更加强 壮。 使用SEH的好处就是当你编 写程序时，只需要关注程序要完 成的任务。如果在运行时发生什 么错误，系统会发现并将发生的 问题通知你。这样的分离，可以 使你集中精力处理眼前的工作， 而将可能发生的错误放在后面处 理。 我们虽然都知道，SEH是 Windows系列操作系统平台提供 的一种非常完善的异常处理机制 。但这毕竟有些过于抽象了，对 于程序员而言，它应该有一套类 似于像C+中那样的try，catch， throw等几个关键字组成的完整的 异常处理模型。 SHE确实也有类似的语法，它由 如下几个关键字组成： _try _except _finally _leave 注意！ 不要将结构化异常处理同C+的异常 处理相混淆。C+异常处理是一种不同形 式的异常处理，其形式是使用C+关键字 catch和throw。微软的Visual C+支持 C+的异常处理，并且在内部实现上利用 了已经引入到编译程序和Windows操作系 统的结构化异常处理的功能。 SEH实际包含两个主要功能： 结束处理（ termination handling ） 异常处理（ exception handling ） 结束处理 一个结束处理程序能够确保去调用和执行一个代 码块（结束处理程序，termination handler），而不 管另外一段代码（保护体，guarded body）是如何退 出的。结束处理程序的文法结构（使用微软的Visual C+编译程序）如下： _ try和_ finally关键字用来标出 结束处理程序两段代码的轮廓。在上面 的代码段中，操作系统和编译程序共同 来确保结束处理程序中的_ finally代码 块能够被执行，不管保护体（_try块） 是如何退出的。不论你在保护体中用 return，还是goto，或者是longjump， 结束处理程序（_finally块）都将被调 用。 来看一个简单的程序： #include void main() puts(“hello“); _try puts(“_try块中“); / 注意，下面return语句直接让函数返 回了 return; _finally puts(“_finally块中“); puts(“world“); 程序运行结果如下： hello _try块中 _finally块中 Press any key to continue 由此可见： 不管在何种情况下，在离 开当前的作用域_finally 块区域内的代码都将会被 执行到 _finally块被执行的流程，无外乎三种情况: 顺序执行到_finally块区域内的代码，这 种情况很简单，容易理解 goto语句或return语句引发的程序控制流 离开当前_try块作用域时，系统自动完成 对_finally块代码的调用 由于在_try块中出现异常时，导致程序控 制流离开当前_try块作用域，这种情况下 也是由系统自动完成对_finally块的调用 无论是第2种，还是第3种情 况，毫无疑问，它们都会引起很 大的系统开销，编译器在编译此 类程序代码时，它会为这两种情 况准备很多的额外代码。 一般第2种情况，被称为“局 部展开”；第3种情况，被称为“全 局展开” 。 对于第2种情况，程序员完全可以有效地 避免它，避免“局部展开”引起的不必要的额外 开销。在一个函数中，可能有多处的return语 句。针对这种情况，SEH提供了一种非常有 效的折衷方案，那就是_leave关键字所起的 作用，它既具有像goto语句和return语句那样 类似的作用（由于检测到某个程序运行中的 错误，需要马上离开当前的_try块作用域） ，但是又避免了“局部展开” 的额外开销。 来看一个简单的例子： #include void main() puts(“hello“); _try int* p; puts(“_try块中“); / 直接跳出当前的_try作用域 _leave; p = 0; *p = 25; _finally puts(“_finally块中“); puts(“world“); 程序运行结果如下： hello _try块中 _finally块中 world Press any key to continue 程序中利用_leave关键 字，在执行错误语句p=0； *p=25；之前，马上离开当前 的_try块作用域 ，避免了“局 部展开” 的额外开销 。 建议大家在编程时不妨多 用_leave关键字来提高程序 的性能。 结束处理小结： 1、 “不管在何种情况下，在离开当前的作用 域时，finally块区域内的代码都将会被执行到”， 这是核心法则。 2、 goto语句和return语句，在其它少数情况 下，break语句以及continue语句等，它们都可 能会导致程序的控制流非正常顺序地离开_try 作用域，此时会发生SEH的“局部展开”。记住， “局部展开”会带来较大的开销，因此，程序员应 该尽可能采用_leave关键字来减少一些不必要 的额外开销。 异常处理 异常是我们不希望有的事件，异常分为硬 件异常和软件异常。其中CPU引发的异常，就 是所谓的硬件异常；操作系统和应用程序引发 相应的异常，称为软件异常。 当出现一个硬件或软件异常时，操作系统 向应用程序提供机会来考察是什么类型的异常 被引发，并能够让应用程序自己来处理异常。 下面就是异常处理程序的文法结构（使用 微软的Visual C+编译程序）： 注意：_except 关键字。每当你建立 一个try块，它必须 跟随一个finally块 或一个except块。一 个try 块之后不能既 有finally块又有 except块。但可以在 try-except块中嵌套 try-finally块，反 过来也可以。 与结束处理程序不同，异常过滤器和异常处理 程序是通过操作系统直接执行的，编译程序在计算 异常过滤器表达式和执行异常处理程序方面不做什 么事。 异常过滤器（exception filter）跟在_except 关键字后面 ，它可以是各种类型的表达式，例如， 它可以是一个函数调用，或是一个条件表达式，或 是一个逗号表达式，或干脆就是一个整型常量等等 。操作系统根据其计算后的不同结果，对异常进行 不同的处理。 MSDN中对查找匹配恰当的异常处理模块的 过程等几条规则如下： 受监控的代码模块被执行（也即_try定义 的模块代码）； 如果上面的代码执行过程中，没有出现异 常的话，那么控制流将转入到_except子 句之后的代码模块中； 如果出现异常的话，那么控制流将进入到 _except后面的表达式中，也即首先计算 这个表达式的值，之后再根据这个值，来 决定做出相应的处理。 异常过滤器表达式的值有三种情况，如下： 1、EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION (1) ，表示 异常被忽略，控制流将在异常出现点之后，继续恢复运 行。 2 、EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH (0) ，表示异常 不被识别，也即当前的这个_except模块不是这个异常 错误所对应的正确的异常处理模块。系统将继续到上一 层的try-except域中继续查找一个恰当的_except模块 。如果找不到，将报错。 3、EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER (1) ，表示异常 已经被识别，也即当前的这个异常错误，系统已经找到 了并能够确认，这个_except模块就是正确的异常处理 模块。控制流将进入到_except模块中。 下面通过一个简单的例子来加深对以上规则的理解： #include #include void main() puts(“hello“); / 定义受监控的代码模块 _try int a,b,c;a=0;b=1; c=b/a; puts(“in try“); /定义异常处理模块 _except(1) puts(“in except“); puts(“world“); 为方便理解，异常过 滤器直接使用整型常量。 对于程序中的异常，修改 该整型常量的值，程序的 运行结果各不相同。 异常处理小结： （1） C+异常模型用try-catch语法定义， 而SEH异常模型则用try-except语法； （2） 与C+异常模型相似，try-except也支 持多层的try-except嵌套。 （3） 与C+异常模型不同的是，try-except 模型中，一个try块只能是有一个except块 ；而C+异常模型中，一个try块可以有多 个catch块。 （4） 与C+异常模型相似，try-except模型中，查找 搜索异常模块的规则也是逐级向上进行的。但是稍有 区别的是，C+异常模型是按照异常对象的类型来进 行匹配查找的；而try-except模型则不同，它通过一 个表达式的值来进行判断。如果表达式的值为1（ EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER），表示找到了异