Джонсон Харт - Системное программирование в среде Windows

Обработчики исключений обеспечивают удобный механизм выхода из внутренних блоков или функций под управлением программы без использования операторов перехода goto или longjmp. Такая возможность оказывается особенно полезной, если блок получил доступ к таким, например, ресурсам, как открытые файлы, память или объекты синхронизации, поскольку обработчик может взять на себя задачу освобождения этих ресурсов. Возможно также продолжение работы программы после выполнения кода обработчика исключений, а не ее обязательное завершение. Кроме того, после выхода из блока программа может восстанавливать прежнее состояние системы, например маску FP-исключений. Именно в этом ключе обработчики используются во многих наших примерах.

Исключения, генерируемые приложением

Существует возможность формирования исключений в любой точке программы в процессе ее выполнения с помощью функции RaiseException. Это позволяет программе обнаруживать и обрабатывать возникающие ошибки как исключения.

VOID RaiseException(DWORD dwExceptionCode, DWORD dwExceptionFlags, DWORD cArguments, CONST DWORD *lpArguments)

dwExceptionCode — код исключения, определяемый пользователем. Бит 28 использовать нельзя, так как он зарезервирован системой. Для кода ошибки отводятся биты 27—0 (то есть все слово, кроме самого старшего шестнадцатеричного разряда). Бит 29 должен быть установлен, чтобы показать, что данное исключение имеет "пользовательскую" природу (а не относится к числу тех, которые предусмотрела Microsoft). В битах 31—30 содержится код серьезности ошибки, принимающий приведенные ниже значения, в которых результирующая старшая шестнадцатеричная цифра кода исключения представлена с установленным битом 29.

• 0 — успешное выполнение (старшая шестнадцатеричная цифра кода исключения равна 2).

• 1 — информационный код (старшая шестнадцатеричная цифра кода исключения равна 6).

• 2 — предупреждение (старшая шестнадцатеричная цифра кода исключения равна А).

• 3 — ошибка (старшая шестнадцатеричная цифра кода исключения равна Е).

dwExceptionFlags — обычно устанавливается равным 0, тогда как установка значения EXCEPTION_NONCONTINUABLE будет указывать на то, что выражение фильтра не должно возвращать значение EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION; при попытке это сделать будет немедленно сгенерировано исключение ЕХСЕРTION_NONCONTINUABLE_EXCEPTION.

lpArguments — этот указатель, если он не равен NULL, указывает на массив размера cArguments (третий параметр), содержащий 32-битовые значения, которые должны быть переданы выражению фильтра. Максимально возможное число этих значений ограничивается значением EXCEPTION_MAXIMUM_PARAMETERS, которое в настоящее время установлено равным 15. Для доступа к этой структуре следует использовать функцию GetExceptionInformation.

Заметьте, что невозможно сгенерировать исключение в другом процессе. В то же время, при весьма ограниченных условиях для этой цели могут быть использованы обработчики управляющих сигналов консоли, о чем говорится в конце этой главы и в главе 6. 

Пример: обработка ошибок как исключений

В предыдущих примерах для обработки ошибок при выполнении системных вызовов и других ошибок используется функция ReportError. Эта функция прекращает выполнение процесса, если программист указал, что данная ошибка является критической. Вместе с тем, такой подход препятствует нормальному выходу из программы и не обеспечивает возможность продолжения работы программы после устранения последствий ошибки. Так, после отказа от задачи, которая привела к возникновению сбоя, может потребоваться уничтожение временных файлов, созданных в процессе работы программы, или переход программы к выполнению других задач. Функции ReportError присущи и другие ограничения, перечень которых приводится ниже.

• Даже в тех случаях, когда было бы достаточно прекратить выполнения только одного потока, критическая ошибка приводит к остановке всего процесса (главу 7).

• Вместо завершения процесса может оказаться желательным продолжение выполнения программы.

• Во многих случаях становится невозможным освобождение ресурсов синхронизации (глава 8), например мьютексов.

При прекращении выполнения процесса (но не потоки) открытые дескрипторы будут закрываться, однако при этом необходимо учитывать другие отрицательные факторы.

Решение заключается в написании новой функции — ReportException. Если ошибка не является критической, эта функция вызывает функцию ReportError (разработанную в главе 2), которая выводит сообщение об ошибке. В случае же возникновения критической ошибки будет сгенерировано исключение. Система будет использовать обработчик исключений из вызывающего try-блока, и поэтому в действительности характер исключения может быть некритическим, если обработчик предоставляет программе возможность восстановиться после сбоя. По существу, функция ReportException дополняет обычные программные методы защиты от ошибок, ранее ограниченные функцией ReportError. В случае обнаружения ошибки обработчик позволяет программе продолжить свою работу после выполнения необходимых восстановительных действий. Эти возможности иллюстрирует программа 4.2.

Функция ReportException представлена в программе 4.1. Необходимые определения и заголовочные файлы не указаны, поскольку эта функция находится в том же модуле исходного кода, что и функция ReportError. 

/* Расширение функции ReportError для генерации формируемого приложением кода исключения вместо прекращения выполнения процесса. */

VOID ReportException(LPCTSTR UserMessage, DWORD ExceptionCode)

/* Вывести сообщение о некритической ошибке. */

{

 ReportError(UserMessage, 0, TRUE);

 /* Если ошибка критическая, сгенерировать исключение. */

 if (ExceptionCode != 0) RaiseException((0x0FFFFFFF & ExceptionCode) | 0xE0000000, 0, 0, NULL);

 return;

}

Функция ReportException используется в нескольких последующих примерах. 

Модель сигналов, используемая в UNIX, значительно отличается от SEH. Сигналы могут быть пропущены или игнорированы, и логика их работы иная. Тем не менее, у этих моделей имеются и общие черты.

Значительная часть поддержки обработки сигналов в UNIX обеспечивается библиотекой С, ограниченная версия которой доступна также под управлением Windows. Во многих случаях в программах Windows вместо сигналов можно воспользоваться обработчиками управляющих сигналов консоли, описанными в конце данной главы.

Некоторые сигналы соответствуют исключениямWindows.

Перечень в некоторой мере ограниченных соответствий "сигнал-исключение" представлен ниже:

• SIGILL — EXCEPTION_PRIV_INSTRUCTION

• SIGSEGV — EXCEPTION_ACCESS_VIOLATION

• SIGFPE — семь различных исключений, связанных с выполнением операций над числами с плавающей точкой, например EXCEPTION_FLT_DIVIDE_BY_ZERO

• SIGUSR1 и SIGUSR2 — исключения, определяемые приложением

Функции RaiseException соответствует функция библиотеки С raise.

В Windows сигналы SIGILL, SIGSEGV и SIGFPE не генерируются, хотя функция raise может генерировать один из них. Сигнал SIGINT в Windows не поддерживается.

Функция UNIX kill (kill не входит в состав стандартной библиотеки С), которая посылает сигнал другому процессу, может быть сопоставлена функции Windows GenerateConsoleCtrlEvent (глава 6). Для ограниченного варианта SIGKILL в Windows имеются аналоги в виде функций TerminateProcess и TerminateThread, с помощью которых один процесс (или поток) может уничтожить другой, хотя при использовании этих функций необходимо соблюдать осторожность (см. главы 6 и 7).

Обработчики завершения

Обработчики завершения служат в основном тем же целям, что и обработчики исключений, но выполняются, когда поток покидает блок в результате нормального выполнения программы, а также когда возникает исключение. С другой стороны, обработчик завершения не может распознавать исключения.

Обработчик завершения строится с использования ключевого слова __finally в операторе try…finally. Структура этого оператора аналогична структуре оператора try…finally, но в ней отсутствует выражение фильтра. Как и обработчики исключений, обработчики завершения предоставляют удобные возможности для закрытия дескрипторов, освобождения ресурсов, восстановления масок и выполнения иных действий, направленных на восстановление известного состояния системы после выхода из блока. Например, программа может выполнять операторы return внутри блока, оставляя всю работу по "уборке мусора" обработчику завершения. Благодаря этому отпадает необходимость во включении кода очистки в код самого блока или переходе к коду очистки при помощи оператора goto.

__try {

 /* Блок кода. */

} _finally {

 /* Обработчик завершения (блок finally). */

}

Выход из try-блока