这一阵子真没时间,9月上旬更没时间,头大.
前天写面试题目的时候遇到了setjmp和longjmp这两个方法,
于是就想到R uby的异常处理是如何实现的,顺道研究下.
其他的Ruby相关的实现现在真没时间写.但肯定要写,因为我喜欢R ,不是一般的喜欢.
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兵马未动,粮草先行.
我想看看raise怎么实现的,但当我在irb中敲入了raise后,我却不知道在gdb中该对哪个方法下断点.
冒然出击肯定是盲目的,就像菲律宾特警解救香港游客人质一样,一点思路都没有.
那好吧,我还是要做点预习功课,翻开代码去找raise对应的C方法.
通过阅读eval.c的代码,发现里面有如下方法:
其中raise这个字符串对应的方法是: rb_f_raise,
同时我们也可以看到其他方法的底层实现,比如:
我们既然要理解Ruby异常机制,那么我们就要对rb_f_raise进行仔细的分析.
现在我设计这样一个场景:
看我如下操作:
这个时候我们已经断到了rb_f_raise,下面就是要step进入其中,看看一个语言如何设计对异常的处理.
我没有把每一步的代码都贴出来,而是走到了最里面,当我遇到以下两个函数的时候,我认为我们就可以大概知道Ruby的异常处理是怎么实现的了.
深入过C++和Java实现的同学肯定也见过这两个函数,他们的作用就是:
下面还有setjmp和longjmp的解释.
我出过一道面试题目,就是关于用setjmp.h中的方法实现异常处理的,在这里可以当作一个简单应用的例子,如下:
知道了这两个函数,我们就可以开心一下了,原来好多语言都使用它们去实现异常处理阿,只是功能丰富程度不同,但通过了解上面这些,至少我们知道了一个大概的思路,给我们自己的语言设计启发了不少.
话题再转回R uby的调试中,在断到longjmp的时候,我使用bt命令查看了一下调用栈,可以比较清楚的看到当在Ruby层面执行raise语句的时候,它是通过调用哪些关键函数来实现异常处理功能的.
整个raise的流程差不多就这样,我在对其中个别几个函数再剖析一下:
rb_make_exception是在rb_raise_jump的时候调用的,
他的作用就是生成一个异常对象给rb去raise.
现在我们来看一下这个exception的生成过程.
罗列这么多代码的确很不好意思,因为不是每行都需要说明一下,但我又怕只取部分代码片段的话,会有人看不明白.
mesg = rb_check_string_type(argv[0]);
这里是将错误信息argv转换为String
mesg = rb_exc_new3(rb_eRuntimeError, mesg);
这里将mesg变成一个异常的对象,而在此之前它还只是个String.
我们看到更改mesg Ruby类型的时候都不需要加强制转换,就是因为这是在C层面,一切R uby对象都是VALUE.
rb_exc_new3是通过rb_funcall(etype, rb_intern("new"), 1, str);来实现的.
我们又看到了rb_intern方法,这个方法是把ruby的方法名字转换为id,然后找到该id对应的该函数的C的实现,再执行C的实现.这是C中使用Ruby函数的一个通用思路.
CONST_ID(exception, "exception");
这个宏定义如下:
其中static类型的rb_intern_id_cache用来保存exception的C实现,这样再次访问这个方法的时候就不用使用rb_intern2去取了.
贴一下setjmp和longjmp的解释:
与刺激的abort()和exit()相比,goto语句看起来是处理异常的更可行方案。不幸的是,goto是本地的:它只能跳到所在函数内部的标号上,而不能将控制权转移到所在程序的任意地点(当然,除非你的所有代码都在main体中)。
为了解决这个限制,C函数库提供了setjmp()和longjmp()函数,它们分别承担非局部标号和goto作用。头文件<setjmp.h>申明了这些函数及同时所需的jmp_buf数据类型。
原理非常简单:
1.setjmp(j)设置“jump”点,用正确的程序上下文填充jmp_buf对象j。这个上下文包括程序存放位置、栈和框架指针,其它重要的寄存器和内存数据。当初始化完jump的上下文,setjmp()返回0值。
2. 以后调用longjmp(j,r)的效果就是一个非局部的goto或“长跳转”到由j描述的上下文处(也就是到那原来设置j的setjmp()处)。当作为长跳转的目标而被调用时,setjmp()返回r或1(如果r设为0的话)。(记住,setjmp()不能在这种情况时返回0。)
通过有两类返回值,setjmp()让你知道它正在被怎么使用。当设置j时,setjmp()如你期望地执行;但当作为长跳转的目标时,setjmp()就从外面“唤醒”它的上下文。你可以用longjmp()来终止异常,用setjmp()标记相应的异常处理程序。