php源码-try、catch过程-原理

在php中我们通过try catch 捕获异常，通过 throw来抛出异常, 优秀文章推荐:异常处理
先来说说try catch编译完之后是什么内容，比如说下面的代码
 
 编译后的OPCODE 和对应的handler如下， （不知道如何看opcode的参考这篇php源码-如何查看opcode源码
 ） 
 opcode: 40 ZEND_ECHO , index:1401 ZEND_ECHO_SPEC_CONST_HANDLER
opcode: 38 ZEND_ASSIGN , index:1366 ZEND_ASSIGN_SPEC_CV_CONST_RETVAL_UNUSED_HANDLER
opcode: 68 ZEND_NEW , index:1672 ZEND_NEW_SPEC_CONST_HANDLER
opcode: 116 ZEND_SEND_VAL_EX , index:2488 ZEND_SEND_VAL_EX_SPEC_CONST_QUICK_HANDLER
opcode: 60 ZEND_DO_FCALL , index:1634 ZEND_DO_FCALL_SPEC_RETVAL_UNUSED_HANDLER
opcode: 108 ZEND_THROW , index:2369 ZEND_THROW_SPEC_VAR_HANDLER
opcode: 42 ZEND_JMP , index:1407 ZEND_JMP_SPEC_HANDLER
opcode: 107 ZEND_CATCH , index:2346 ZEND_CATCH_SPEC_CONST_CV_HANDLER
opcode: 40 ZEND_ECHO , index:1401 ZEND_ECHO_SPEC_CONST_HANDLER
opcode: 162 ZEND_FAST_CALL , index:3141 ZEND_FAST_CALL_SPEC_HANDLER
opcode: 42 ZEND_JMP , index:1407 ZEND_JMP_SPEC_HANDLER
opcode: 40 ZEND_ECHO , index:1401 ZEND_ECHO_SPEC_CONST_HANDLER
opcode: 163 ZEND_FAST_RET , index:3142 ZEND_FAST_RET_SPEC_HANDLER
opcode: 40 ZEND_ECHO , index:1401 ZEND_ECHO_SPEC_CONST_HANDLER
opcode: 62 ZEND_RETURN , index:1641 ZEND_RETURN_SPEC_CONST_HANDLER
 
 怎么理解这个编译结果呢，首先我们知道每个函数或者php文件最终都会编译成一个opcode_array, 在_zend_op_array 结构体中有一个异常处理的数据结构 try_catch_array 
 struct _zend_op_array {
        //...
    zend_try_catch_element *try_catch_array;
};


typedef struct _zend_try_catch_element {
    uint32_t try_op;     //try开始的opcode位置
    uint32_t catch_op;   //第1个catch块的opcode位置
    uint32_t finally_op; //finally开始的opcode位置
    uint32_t finally_end;//finally结束的opcode位置
} zend_try_catch_element;
 
 这个 try_catch_array 其实就定义了各个代码块的opcode位置，用于c语言层面的程序跳转，比如异常发生了就可以jmp到catch_op 或者 finally_op处执行。如果异常没在当前的opcode_array中被catch住，就会一层一层往上抛，如果都没有被catch住，那么在最外层的opcode_array中就会结束当前request的执行（注意：这个结束request并不代表进程退出，比如fpm sapi中代表request结束，进程不退出， 这个跟各个sapi的实现有关） 
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 以下内容来自:异常处理 
 异常处理的编译 
 异常捕获及处理的语法： 
 try{
    try statement;
}catch(exception_class_1 $e){
    catch statement 1;
}catch(exception_class_2 $e){
    catch statement 2;
}finally{
    finally statement;
}

 
 try表示要捕获try statement中可能抛出的异常；catch是捕获到异常后的处理，可以定义多个，当try中抛出异常时会依次检查各个catch的异常类是否与抛出的匹配，如果匹配则有命中的那个catch块处理；finally为最后执行的代码，不管是否有异常抛出都会执行。 
 语法规则： 
 statement:
    ...
    |   T_TRY '{' inner_statement_list '}' catch_list finally_statement
            { $$ = zend_ast_create(ZEND_AST_TRY, $3, $5, $6); }
    ...
;
catch_list:
        /* empty */
            { $$ = zend_ast_create_list(0, ZEND_AST_CATCH_LIST); }
    |   catch_list T_CATCH '(' name T_VARIABLE ')' '{' inner_statement_list '}'
            { $$ = zend_ast_list_add($1, zend_ast_create(ZEND_AST_CATCH, $4, $5, $8)); }
;
finally_statement:
        /* empty */ { $$ = NULL; }
    |   T_FINALLY '{' inner_statement_list '}' { $$ = $3; }
;

 
 从语法规则可以看出，try-catch-finally最终编译为一个ZEND_AST_TRY节点，包含三个子节点，分别是：try statement、catch list、finally statement，try statement、finally statement就是普通的ZEND_AST_STMT_LIST节点，catch list包含多个ZEND_AST_CATCH节点，每个节点有三个子节点：exception class、exception object及catch statement，最终生成的AST： 
  
   
    
     
    
   
  
    image 
   
  
 具体的编译过程如下： 
  
   (1) 向所属zend_op_array注册一个zend_try_catch_element结构，所有try都会注册一个这样的结构，与循环结构注册的zend_brk_cont_element类似，当前zend_op_array所有定义的异常保存在zend_op_array->try_catch_array数组中，这个结构用来记录try、catch以及finally开始的位置，具体结构： 
  
 typedef struct _zend_try_catch_element {
    uint32_t try_op;     //try开始的opcode位置
    uint32_t catch_op;   //第1个catch块的opcode位置
    uint32_t finally_op; //finally开始的opcode位置
    uint32_t finally_end;//finally结束的opcode位置
} zend_try_catch_element;

 
  
  (2) 编译try statement，编译完以后如果定义了catch块则编译一条ZEND_JMP，此opcode的作用时当无异常抛出时跳过所有catch跳到finally或整个异常之外的，因为catch块是在try statement之后编译的，所以具体的跳转值目前还无法确定； 
  (3) 依次编译各个catch块，如果没有定义则跳过此步骤，每个catch编译时首先编译一条ZEND_CATCH，此opcode保存着此catch的exception class、exception object以及下一个catch块开始的位置，编译第1个catch时将此opcode的位置记录在zend_try_catch_element.catch_op上，接着编译catch statement，最后编译一条ZEND_JMP(最后一个catch不需要)，此opcode的作用与步骤(2)的相同； 
  (4) 将步骤(2)、步骤(3)中ZEND_JMP跳转值设置为finally第1条opcode或异常定义之外的代码，如果没有定义finally则结束编译，否则编译finally块，首先编译一条ZEND_FAST_CALL及ZEND_JMP，接着编译finally statement，最后编译一条ZEND_FAST_RET。 
  
 编译完以后的结构： 
  
   
    
     
    
   
  
    image 
   
  
 异常的抛出通过throw一个异常对象来实现，这个对象必须继承>自Exception类，抛出异常的语法： 
 throw exception_object;

 
 throw的编译比较简单，最终只编译为一条opcode：ZEND_THROW。 
 4.6.2 异常的抛出与捕获 
 上一小节我们介绍了exception结构在编译阶段的处理，接下来我们再介绍下运行时exception的处理过程，这个过程相对比较复杂，整体的讲其处理流程整体如下： 
  
   (1) 检查抛出的是否是object，否则将导致error错误； 
   (2) 将EG(exception)设置为抛出的异常对象，同时将当前stack(即:zend_execute_data)接下来要执行的opcode设置为ZEND_HANDLE_EXCEPTION； 
   (3) 执行ZEND_HANDLE_EXCEPTION，查找匹配的catch： 
    
     (3.1) 首先遍历当前zend_op_array下定义的所有异常捕获，即zend_op_array->try_catch_array数组，然后根据throw的位置、try开始的位置、catch开始的位置、finally开始的位置判断判断异常是否在try范围内，如果同时命中了多个try(即嵌套try的情况)则选择最后那个(也就是最里层的)，遍历完以后如果命中了则进入步骤(3.2)处理，如果没有命中当前stack下任何try则进入步骤(4)； 
     (3.2) 到这一步表示抛出的异常在当前zend_op_array下有try拦截(注意这里只是表示异常在try中抛出的，但是抛出的异常并一定能被catch)，然后根据当前try块的zend_try_catch_element结构取出第一个catch的位置，将opcode设置为zend_try_catch_element.catch_op，跳到第一个catch块开始的位置执行，即:执行ZEND_CATCH； 
     (3.3) 执行ZEND_CATCH，检查抛出的异常对象是否与当前catch的类型匹配，检查的过程为判断两个类是否存在父子关系，如果匹配则表示异常被成功捕获，将EG(exception)清空，如果没有则跳到下一个catch的位置重复步骤(3.3)，如果到最后一个catch仍然没有命中则在这个catch的位置抛出一个异常(实际还是原来按个异常，只是将抛出的位置转移了当前catch的位置)，然后回到步骤(3); 
   
  
   (4) 当前zend_op_array没能成功捕获异常，需要继续往上抛：回到调用位置，将接下来要执行的opcode设置为ZEND_HANDLE_EXCEPTION，比如函数中抛出了一个异常没有在函数中捕获，则跳到调用的位置继续捕获，回到步骤(3)；如果到最终主脚本也没有被捕获则将结束执行并导致error错误。 
  
  
   
    
     
    
   
  
    image 
   
  
 这个过程最复杂的地方在于异常匹配、传递的过程，主要为ZEND_HANDLE_EXCEPTION、ZEND_CATCH两条opcode之间的调用，当抛出一个异常时会终止后面opcode的执行，转向执行ZEND_HANDLE_EXCEPTION，根据异常抛出的位置定位到最近的一个try的catch位置，如果这个catch没有匹配则跳到下一个catch块，然后再次执行ZEND_HANDLE_EXCEPTION，如果到最后一个catch仍没有匹配则将异常抛出前位置EG(opline_before_exception)更新为最后一个catch的位置，再次执行ZEND_HANDLE_EXCEPTION，由于异常抛出的位置已经更新了所以不会再匹配上次检查过的那个catch，这个过程实际就是不断递归执行ZEND_HANDLE_EXCEPTION、ZEND_CATCH；如果当前zend_op_array都无法捕获则将异常抛向上一个调用栈继续捕获，下面根据一个例子具体说明下： 
 function my_func(){
    //...
    throw new Exception("This is a exception from my_func()");
}

try{
    my_func();
}catch(ErrorException $e){
    echo "ErrorException";
}catch(Exception $e){
    echo "Exception";
}

 
 my_func()中抛出了一个异常，首先在my_func()中抛出一个异常，然后在my_func()的zend_op_array中检查是不是能够捕获，发现没有，则回到调用的位置，再次检查，第1次匹配到catch(ErrorException $e)，检查后发现并不匹配，然后跳到下一个catch块继续匹配，第2次匹配到catch(Exception $e)，检查后发现命中，捕获成功。 
  
   
    
     
    
   
  
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 上面的过程并没有提到finally的执行时机，首先要明确finally在哪些情况下会执行，命中catch的情况比较简单，即在catch statement执行完以后跳到finally执行，另外一种情况是如果一个异常在try中但没有命中任何catch那么其finally也是会被执行的，这种情况的finally实际是在步骤(3)中执行的，最后一个catch检查完以后会更新异常抛出位置：EG(opline_before_exception)，然后会再次执行ZEND_HANDLE_EXCEPTION，再次检查时就会发现没有命中任何catch但命中finally了(因为异常位置更新了)，这时候就会将异常对象保存在finally块中，然后执行finally，执行完再将异常对象还原继续捕获
php源码-try、catch过程-原理

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异常处理的编译

4.6.2 异常的抛出与捕获

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