C++及Windows異常處理（try，catch; __try,__finally; __try, __except）——一道筆試題引起的探究

題目：

    int*   p   =   0x00000000;       //   pointer   to   NULL 
    puts( "hello "); 
    __try{ 
        puts( "in   try "); 
        __try{ 
            puts( "in   try "); 
            *p   =   13;         //   causes   an   access   violation   exception; 
        }__finally{ 
            puts( "in   finally "); 
        } 
    }__except(puts( "in   filter "),   1){ 
        puts( "in   except "); 
    } 
    puts( "world "); 

    /*
    hello
    in try
    in try
    in filter
    in finally
    in except
    world
    */

上面的題目，我把答案列了出來。

常用Ｃ＋＋的朋友，應該沒見過__try這種形式的語句，下面我把try，catch; __try,__finally; __try, __except這三對異常處理使用標示逐一說明

• C++ 異常處理：try，catch

try
{
    // 可能出錯的語句
    // 如果有錯，就——
    throw ... // 初始化一個異常物件（exception object）
 }
catch( 型別名 [形參名] ) /* 異常說明符（exception specifier）*/
 { 
 } 
catch( 型別名 [形參名] )
 { 
}

C++的異常處理很簡單，就是如上的三個關鍵字，注意C++中throw，catch之後沒有Java等語言中的finally。

Q: 為何C++不提供“finally”結構？
A: 因為C++提供了另一種機制，完全可以取代finally，而且這種機制幾乎總要比finally工作得更好：就是——“分配資源即初始化”。（見《The C++ Programming Language》14.4節）基本的想法是，用一個區域性物件來封裝一個資源，這樣一來區域性物件的解構函式就可以自動釋放資源。這樣，程式設計師就不會“忘記釋放資源”了。 [譯註：因為C++的物件“生命週期”機制替他記住了 :O) ] 下面是一個例子：

class File_handle {
        FILE* p;
    public:
        File_handle(const char* n, const char* a)
            { p = fopen(n,a); if (p==0) throw Open_error(errno); }

        File_handle(FILE* pp)
            { p = pp; if (p==0) throw Open_error(errno); }

        ~File_handle() { fclose(p); }

        operator FILE*() { return p; }
        // ...
    };

    void f(const char* fn)
    {
        File_handle f(fn,"rw");    // open fn for reading and writing
        // use file through f
    }

在一個系統中，每一樣資源都需要一個“資源局柄”物件，但我們不必為每一個資源都寫一個“finally”語句。在實作的系統中，資源的獲取和釋放的次數遠遠多於資源的種類，所以“資源分配即初始化”機制產生的程式碼要比“finally”機制少。

 

好了，接下來，看另外兩組異常模型機制，它們是Windows系列作業系統平臺上提供的SEH模型，也就是說在C++中呼叫的時候，其實是呼叫Windows的API

SEH,又稱結構化異常處理.是設計Windows作業系統時提出一個種處理異常的方法。

• __try, __except

這組異常處理機制和C++的很相像，只是關鍵字是except而不是catch

catch 和 except 的一點不同： catch關鍵字後面往往好像接受一個函式引數一樣，可以是各種型別的異常資料物件；但是__except關鍵字則不同，它後面跟的卻是一個表示式（可以是各種型別的表示式）

下面是一個例子：

void main()
{
    puts("hello");
    // 定義受監控的程式碼模組
    __try
    {
        puts("in try");
    }

    //定義異常處理模組
    __except(1)
    {
        puts("in except");
    }
    puts("world");
}

1. 受監控的程式碼模組被執行（也即__try定義的模組程式碼）；
2. 如果上面的程式碼執行過程中，沒有出現異常的話，那麼控制流將轉入到__except子句之後的程式碼模組中；
3. 否則，如果出現異常的話，那麼控制流將進入到__except後面的表示式中，也即首先計算這個表示式的值，之後再根據這個值，來決定做出相應的處理。

EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION (–1) 異常被忽略，控制流將在異常出現的點之後，繼續恢復執行。
EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH (0) 異常不被識別，也即當前的這個__except模組不是這個異常錯誤所對應的正確的異常處理模組。系統將繼續到上一層的try-except域中繼續查詢一個恰當的__except模組。
EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER (1) 異常已經被識別，也即當前的這個異常錯誤，系統已經找到了並能夠確認，這個__except模組就是正確的異常處理模組。控制流將進入到__except模組中。

小結：

（1） C++異常模型用try-catch語法定義，而SEH異常模型則用try-except語法；

（2） 與C++異常模型相似，try-except也支援多層的try-except巢狀。

（3） 與C++異常模型不同的是，try-except模型中，一個try塊只能是有一個except塊；而C++異常模型中，一個try塊可以有多個catch塊。

（4） 與C++異常模型相似，try-except模型中，查詢搜尋異常模組的規則也是逐級向上進行的。但是稍有區別的是，C++異常模型是按照異常物件的型別來進行匹配查詢的；而try-except模型則不同，它通過一個表示式的值來進行判斷。如果表示式的值為1（EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER），表示找到了異常處理模組；如果值為0（EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH），表示繼續向上一層的try-except域中繼續查詢其它可能匹配的異常處理模組；如果值為-1（EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION），表示忽略這個異常，注意這個值一般很少用，因為它很容易導致程式難以預測的結果，例如，死迴圈，甚至導致程式的崩潰等。

（5） __except關鍵字後面跟的表示式，它可以是各種型別的表示式，例如，它可以是一個函式呼叫，或是一個條件表示式，或是一個逗號表示式，或乾脆就是一個整型常量等等。最常用的是一個函式表示式，並且通過利用GetExceptionCode()或GetExceptionInformation ()函式來獲取當前的異常錯誤資訊，便於程式設計師有效控制異常錯誤的分類處理。

（6） SEH異常處理模型中，異常被劃分為兩大類：系統異常和軟體異常。其中軟體異常通過RaiseException()函式丟擲。RaiseException()函式的作用類似於C++異常模型中的throw語句。

• __try, __finally

try-finally語句的語法與try-except很類似，稍有不同的是，__finally後面沒有一個表示式，這是因為try- finally語句的作用不是用於異常處理，所以它不需要一個表示式來判斷當前異常錯誤的種類。另外，與try-except語句類似，try- finally也可以是多層巢狀的，並且一個函式內可以有多個try-finally語句，不管它是巢狀的，或是平行的。當然，try-finally多層巢狀也可以是跨函式的。

最關鍵的一點： “不管在何種情況下，在離開當前的作用域時，finally塊區域內的程式碼都將會被執行到”

void tmain()
{
    puts("hello");

    __try
    {
        puts("__try塊中");
        // 注意，下面return語句直接讓函式返回了
        return;
    }
    __finally
    {
        puts("__finally塊中");
    }

    puts("world");
｝

上面的程式執行結果如下：
hello
__try塊中
__finally塊中
Press any key to continue

 

小結：

__finally塊被執行的流程時，無外乎三種情況。

第一種就是順序執行到__finally塊區域內的程式碼，這種情況很簡單，容易理解；

第二種就是goto語句或return語句引發的程式控制流離開當前__try塊作用域時，系統自動完成對__finally塊程式碼的呼叫；

第三種就是由於在__try塊中出現異常時，導致程式控制流離開當前__try塊作用域，這種情況下也是由系統自動完成對__finally塊的呼叫。

無論是第 2種，還是第3種情況，毫無疑問，它們都會引起很大的系統開銷，編譯器在編譯此類程式程式碼時，它會為這兩種情況準備很多的額外程式碼。

一般第2種情況，被稱為“區域性展開（LocalUnwinding）”；第3種情況，被稱為“全域性展開（GlobalUnwinding）”。在後面闡述SEH實現的時候會詳細分析到這一點。

第3種情況，也即由於出現異常而導致的“全域性展開”，對於程式設計師而言，這也許是無法避免的，因為你在利用異常處理機制提高程式可靠健壯性的同時，不可避免的會引起效能上其它的一些開銷。呵呵！這世界其實也算瞞公平的，有得必有失。