Джонсон Харт - Системное программирование в среде Windows
Глава завершается рассмотрением векторной обработки исключений, которая потребует от вас использования операционных систем Windows XP или Windows Server 2003. Благодаря VEH пользователь получает возможность определить функции, которые должны вызываться сразу же после возникновения исключения, не дожидаясь активизации SEH.
Исключения и обработчики исключений
В отсутствие обработки исключений возникновение любой нестандартной ситуации, например, попытки разыменования нулевого указателя или деления на ноль, приведет к немедленному прекращению выполнения программы. В качестве примера, иллюстрирующего проблемы, которые могут при этом возникать, можно назвать создаваемые программой временные файлы, подлежащие удалению до того, как программа завершит свою работу. SEH предоставляет возможность определить блок программного кода, или обработчик исключений (exception handler), который в случае возникновения исключения удалит временные файлы.
Поддержка SEH обеспечивается за счет совместного использования функций Windows, средств поддержки языков программирования, предоставляемых компилятором, и средств поддержки времени выполнения. Какой именно язык программирования поддерживается, зависит от конкретной системы; наши примеры ориентированы на Microsoft С.
Блоки try и except
Все начинается с выяснения того, в каких именно блоках программного кода вы намерены контролировать возникновение нестандартных ситуаций, после чего этим блокам должны быть предоставлены обработчики исключений в соответствии с приведенным ниже описанием. Можно контролировать как функцию в целом, так и ее отдельные программные блоки или подфункции, предусмотрев для них независимые обработчики исключений.
Ниже перечислены характерные признаки участков программного кода, для которых целесообразно предусматривать отдельные обработчики исключений.
• Возможность возникновения регистрируемых ошибок, включая ошибки системных вызовов, в условиях, когда необходимо организовать устранение последствий ошибки, а не предоставлять программе возможность прекращения выполнения.
• Интенсивное использование указателей, повышающее вероятность попыток разыменования указателей, инициализация которых не была выполнена должным образом.
• Интенсивное использование данных в виде массивов, что может сопровождаться выходом значений индексов элементов массива за границы допустимого диапазона.
• В программе выполняются арифметические операции с участием вещественных чисел (чисел с плавающей точкой), и существует риск того, что могут возникать исключения, связанные с попытками деления на ноль, потерей точности при вычислениях и переполнением.
• Наличие вызовов функций, которые могут генерировать исключения либо программным путем, либо в силу того, что их работоспособность не была достаточно тщательно проверена.
Если при изучении примеров, приведенных в этой главе или книге в целом, вы решите отслеживать исключения, которые могут возникать на том или ином участке программы, создайте для него блоки try и except, как показано ниже:
__try {
/* Блок контролируемого кода */
} __ except(выражение_фильтра) {
/* Блок обработки исключений */
}
Имейте в виду, что __try и __except — это ключевые слова, распознаваемые компилятором.
Блоки try являются частью обычного кода приложения. Если на данном участке кода возникает исключение, ОС передает управление обработчику исключений, который представляет собой блок программного кода, следующий за ключевым словом_ except. Характер последующих действий определяется значением параметра выражение_фильтра.
Обратите внимание, что исключение может возникнуть также в пределах блока, находящегося внутри try-блока; в этом случае средства поддержки времени исполнения "разворачивают" стек, чтобы отыскать в нем информацию об обработчике исключений, после чего передают управление этому обработчику. То же самое происходит и в тех случаях, когда исключения возникают внутри функций, вызванных в пределах try-блока.
На рис. 4.1 показано, как располагается в стеке информация об обработчике исключений во время возникновения исключения. Как только обработчик исключений завершит свою работу, управление передается оператору, который следует за блоком except, если только в самом обработчике исключений не предусмотрены иные операторы ветвления, изменяющие ход выполнения программы.
Выражения фильтров и их значения
Параметр выражение_фильтра в операторе except вычисляется сразу же после того, как возникает исключение. В качестве выражения может выступать литеральная константа, вызов функции фильтра (filter function) или условное выражение. В любом случае выражение должно возвращать одно из следующих трех значений:
1. EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER — система выполняет операторы блока обработки исключений, как показано на рис. 4.1 (см. программу 4.1). Это соответствует обычному случаю.
2. EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH — система игнорирует данный обработчик исключений и пытается найти обработчик исключений в охватывающем блоке, продолжая этот процесс аналогичным образом до тех пор, пока не будет найден обработчик исключений.
3. EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION — система немедленно возвращает управление в точку, в которой возникло исключение. В случае некоторых исключений дальнейшее выполнение программы невозможно, но если такие попытки делаются, то генерируется повторное исключение.
Рис. 4.1. SEH, блоки и функции
Ниже приведен простой пример, в котором обработчик исключений используется для удаления временного файла в тех случаях, когда исключение возникает в теле цикла. Заметьте, что ключевое слово __try может быть применено к любому блоку, включая блоки, связанные с операторами while, if или любым другим оператором ветвления. В данном примере возникновение любого исключения приводит к удалению временного файла и закрытию дескриптора, после чего выполнение цикла возобновляется.
GetTempFileName(TempFile, …);
while (…) __try {
hFile = CreateFile(TempFile, …, OPEN_ALWAYS, …);
SetFilePointer(hFile, 0, NULL, FILE_END);
WriteFile(hFile, …);
i = *p; /* В этом месте программы возможно возникновение исключения адресации. */
CloseHandle (hFile);
…
} __except (EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER) {
CloseHandle(hFile);
DeleteFile(TempFile);
/* Переход к выполнению очередной итерации цикла. */
}
/* Сюда передается управление после нормального завершения цикла.
Каждый раз при возникновении исключения дескриптор временного файла закрывается, а сам файл удаляется. */
Ниже описана логика приведенного выше фрагмента кода.
• На каждой итерации цикла в конце файла добавляются новые данные.
• В случае возникновения исключения во время выполнения итерации цикла все данные, накопленные во временном файле, будут уничтожены, и если еще остались невыполненные итерации, то во временном файле начнут накапливаться новые данные.
• В случае возникновения исключения на последней итерации файл прекращает существование. В любом случае файл будет содержать все данные, сгенерированные после предыдущего исключения.
• В примере отмечена лишь одна точка программы, в которой возможно возникновение исключения, хотя исключения могут возникнуть в любой точке тела цикла.
• Чтобы гарантировать закрытие дескриптора файла, это делается как при выходе из цикла, так и перед началом очередной итерации цикла.
Коды исключений
Для точной идентификации типа возникшего исключения блок исключения или выражение фильтра могут использовать следующую функцию:
DWORD GetExceptionCode(VOID)
Код исключения должен быть получен сразу же после возникновения исключения. Поэтому функция фильтра не может просто вызвать функцию GetExceptionCode (это ограничение налагается компилятором). Обычный способ решения этой проблемы состоит в том, чтобы осуществить этот вызов в выражении фильтра, как показано в следующем примере, в котором код исключения является аргументом функции фильтра, предоставляемой пользователем:
__except(MyFilter(GetExceptionCode())) {
}
В данном случае значение выражения фильтра, которое должно быть одним из трех указанных ранее значений, определяется и возвращается функцией фильтра. В свою очередь, для определения возвращаемого этой функцией значения используется код исключения; например, можно сделать так, чтобы фильтр передавал обработку исключений, возникающих при выполнении операций с плавающей точкой (FP-исключений, от FloatingPoint — плавающая точка), внешнему обработчику (возвращая значение EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH), а обработку нарушений доступа к памяти — текущему обработчику (возвращая значение EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER).
