未处理异常和C++异常——Windows核心编程学习手札之二十五
未處理異常和C++異常
——Windows核心編程學習手札之二十五
當一個異常過濾器返回EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH標識符時是告訴系統繼續上溯調用樹，尋找另外的異常過濾器，但當每個過濾器都返回EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH標識符，出現了所謂“未處理異常”。
每個線程開始執行，實際是利用kernel32.dll中的一個函數來調用BaseProcessStart或BaseThreadStart，這兩個函數實際是一樣的，區別在于一個函數用于進程的主線程（primary thread）：
?????? VOID BaseProcessStart(PPROCESS_START_ROUTINE pfnStartAddr){
???????????????????? __try{
?????????????????????????????????? ExitThread((pfnStartAddr)());
???????????????????? }
???????????????????? __except(UnhandledExceptionFilter(GetExceptionInfomation())){
??????????????????????????? ExitProcess(GetExceptionCode());
???????????????????? }
??????????? //note:we never get here
?????? }
另一個函數用于進程的所有輔助線程（Secondary thread）：
?????? VOID BaseThreadStart(PTHREAD_START_ROUTINE pfnStartAddr,PVOID pvParam){
???????????????????? __try{
?????????????????????????????????? ExitThread((pfnStartAddr)( pvParam));
???????????????????? }
???????????????????? __except(UnhandledExceptionFilter(GetExceptionInfomation())){
??????????????????????????? ExitProcess(GetExceptionCode());
???????????????????? }
??????????? //note:we never get here
?????? }
這兩個函數都包含一個SHE框架，每個函數都有一個try塊，并從這個try塊里調用主線程或輔助線程的進入點函數。當線程引發一個異常時，所有過濾器都返回EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH時，將會自動調用一個由系統提供的特殊過濾器函數：
?????? LONG UnhandledExceptionFilter(PEXCEPTION_POINTERS pExceptionInfo)；
這個函數負責顯示一個消息框，指出有一個進程的線程存在未處理的異常，并且能讓用戶結束或調試這個進程。在消息框的異常描述之后，提供用戶兩個選擇：
1）選擇“ok”按鈕，將導致UnhandledExceptionFilter返回EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH，這將引起全局展開，所有的finally塊都要執行，然后BaseProcessStart或BaseThreadStart中的處理程序執行。這兩個處理程序都是ExitProcess，退出進程，退出的代碼是異常代碼，這是進程的線程結束了進程本身不是操作系統，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試圖加載一個調試程序，并將這個調試程序掛接在進程上，通過將調試程序附在進程上，可以檢查全局、局部和靜態變量的狀態，設置斷點，檢查調用樹，重新啟動進程，以及調試一個進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，對于運行在內核方式（kernel-mode）出現未處理異常，未處理異常是在操作系統中或更可能在設備驅動程序中，而不是在應用程序中，這樣的未處理異常表示一個嚴重的程序錯誤（bug）！如果一個低級虛擬內存函數產生一個異常，系統查找是否有內核方式異常過濾器準備處理這個異常，如果系統找不到，則異常是未處理的，如果一個未處理異常發生在內核方式，讓系統繼續運行是不安全的，所以系統在這種情況下不會調用UnhandledExceptionFilter函數，而是顯示所謂的藍屏死機（Blue Screen of Death），顯示畫屏切換到只包含文本的藍屏視頻方式，并且計算機被停機（balt），顯示的文本告訴是哪個設備驅動程序被加載，并且該模塊中包含引發未處理異常的代碼。
當程序員選擇cancel按鈕時，告訴UnhandledExceptionFilter函數對進程進行調試，隨時將調試程序連接到任何進程的能力稱為即時調試（Just-in-time Debugging）。在內部，UnhandledExceptionFilter調用調試程序，需要查看下面的注冊表子關鍵字：
?????? HKEY_LOCAL_MACHINE/SOFTWARE/Microsoft/WindowsNT/
CurrentVersion/AeDebug
該關鍵字里，有一個Debugger的數值，安裝Visual Studio時被設置成下面的值：
?????? 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。
這個值告訴系統要將哪個程序（這里是msdev.exe）作為調試程序運行，當然也可以選擇其他調試程序。UnhandledExceptionFilter還在命令行里向調試程序傳遞兩個參數，第一個參數是被調試進程ID；第二個參數規定一個可繼承的手工復位事件，這個事件是由UnhandledExceptionFilter按無信號狀態建立的，廠商必須實現自己的調試程序，這樣才能認識指定進程ID和事件句柄的-p和-e選項。
在進程ID和事件句柄都合并到這個串中后，UnhandledExceptionFilter通過調用CreateProcess來執行調試程序，這是，調試程序進程開始運行并檢查它的命令行參數，如果存在-p選項，調試程序取得進程ID，并通過調用DebugActiveProcess將自身掛接到該進程上：
?????? BOOL DebugActiveProcess(DWORD dwProcessID)；
一旦調試程序完成自身的掛接，操作系統將被調試者（debuggee）的狀態通報給調試程序。在調試程序完全初始化后，要再檢查它的命令行，找-e選項，如該項存在，調試程序取得相應事件句柄并調用SetEvent。
另外，不必在調試進程之前等待異常的出現，可以隨時將一個調試程序連接在任何進程上，只需運行MSDEV –p PID，其中PID是要調試的進程的ID，實際在Windows2000的Task Manager里選擇一個進程，并選擇debug菜單，就將引起Task Manager去查看前面的注冊表子關鍵字，調用CreateProcess，并傳遞所選定的進程ID作為參數，在這里，Task Manage為事件句柄傳送0值。
如果異常發生時，不想在屏幕上顯示消息框，有下面幾個方法：
1）強制進程終止運行
為防止UnhandledExceptionFilter顯示異常消息框，可以調用SetErrorMode函數，并向它傳遞一個SEM_NOGPFAULTERRORBOX標識符：
?????? UNINT SetErrorMode(UINT fuErrorMode)；
當調用UnhandledExceptionFilter函數來處理異常時，看到已經設置了這個標志，就立即返回EXCEPT_EXECUTE_HANDLER，這將導致全局展開并執行BaseProcessStart或BaseThreadStart中的處理程序，該處理程序結束進程。
2）包裝一個線程函數
在主線程進入點函數 （main、wmain、WinMain、wWinMain）的整個內容安排一個try-except塊，保證異常過濾器的結果值總是EXCEPT_EXECUTE_HANDLER，這樣就保證異常總能得到處理，防止系統再調用UnhandledExceptionFilter函數。缺點是只能捕捉主線程中發生的異常，而其他輔助線程則不能覆蓋。
3）包裝所有線程函數
Windows提供了SetUnhandledExceptionFilter函數可以按SHE格式包裝所有線程函數。
?????? PTOP_LEVEL_EXCEPTION_FILTER SetUnhandledExceptionFilter(
??????????????????????????? PTOP_LEVEL_EXCEPTION_FILTER pTopLevelExceptionFilter);
在進程調用這個函數后，進程的任何線程發生一個未處理異常，就會導致調用程序自己的異常過濾器，需要將這個過濾器地址作為參數傳遞給SetUnhandledExceptionFilter。過濾器函數原型是：
?????? LONG UnhandledExceptionFilter(PEXCEPTION_POINTERS pExceptionInfo)；
3）自動調用調試程序
在設置調試程序的注冊表同一個關鍵字里，有個Auto值，該值用來規定UnhandledExceptionFilter是應該顯示消息框還是僅啟動調試程序，如果Auto設置為1，UnhandledExceptionFilter就不顯示消息框向用戶報告異常，而是立即調用調試程序，如設置為0，就按照上面所說的。
UnhandledExceptionFilter函數的內部執行情況：
1）如果發生一個存取違規并且是由于試圖寫內存（相對于讀內存）引起的，系統要查看是不是要修改一個exe模塊或dll模塊中的資源，默認下資源是只讀的，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位也應允許修改資源，所以當想要修改資源時，UnhandledExceptionFilter調用VirtualProtect，將資源頁上的保護改成PAGE_READWRITE，并返回EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION；
2）如果已經調用了SetUnhandledExceptionFilter指定自己的過濾器，UnhandledExceptionFilter就調用指定的過濾器，如果自己的過濾器返回EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER或EXECEPTION_CONTINUE_EXECUTION，UnhandledExceptionFilter就將這個值返回給系統，如果沒有設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，則進入第3步；
3）如果進程是在調試程序下運行，就返回EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH。調試程序顯示一個消息框并運行調試進程（IsDebuggerPresent函數用來確定一個進程是否正在被調試）；
4）如果進程中一個線程以SEM_NOGPFAULTERRORBOX標志為參數調用SetErrorCode，UnhandledExceptionFilter就返回EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER；
5）如果進程在一個作業job里并且作業的限制信息設定了JOB_OBJECT_LIMIT_DIE_ON_UNHANDLED_EXCEPTION標志，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，則向用戶顯示一個消息框；
7）UnhandledExceptionFilter產生調試程序，首先調用CreateEvent建立一個無信號的、手工復位的事件，這個事件的句柄可繼承，然后從注冊表中取出Debugger值，調用sprintf把它粘帖到進程ID（通過調用GetCurrentProcessID函數得到）和事件句柄里。STARTUPINFO的lpDesktop成員也設置成”Winsta0//Default”，這樣調試程序就出現在交互式桌面上。
8）當調試程序完成初始化，就設置事件句柄，這將喚醒UnhandledExceptionFilter中的線程，這樣進程就在調試程序下運行，UnhandledExceptionFilter返回EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH。
SHE（結構化異常處理）可用于任何編程語言的操作系統設施，而C++異常只能用于編寫C++代碼。如果是編寫C++程序，應使用C++異常處理而不是結構化異常處理，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用C++對象析構函數，保證對象的清除。
不過，Microsoft Visual C++編譯器也利用了操作系統的SHE實現了C++異常處理，所以當建立一個C++的try塊時，編譯器就生成一個SHE的__try塊，一個C++的catch測試變成一個SHE異常過濾器，并且catch中的代碼變成SHE的__except塊中的代碼，實際上，C++的throw語句，編譯器生成windows對應的RaiseException函數的調用，用于throw語句的變量傳遞給RaiseException作為附加的參數，如上，C++異常在內部是由SHE實現的。
正常情況下，C++異常處理不能使程序從硬件異常中恢復，硬件違規就是存取違規或零作除數這種異常，但microsoft已經對其編譯器增加了這種支持能力。
總結
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容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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