C#的强迫执行域Constrained Execution Regions(CERs)

强迫执行域（CERs）通常用于遇到未预见的异常时，保证系统被多个AppDomain或者进程共享的状态的正确性。

这种异常我们通常称之为Asynchronous Exception。比如当调用一个函数时，CLR需要去加载assembly，在AppDomain的堆上创建类型，调用类型的类构造函数，JIT把IL转换成native代码等等。当这些过程出错时，CLR会抛异常。如果这个异常是在代码的catch或者finally抛出的话，catch和finally中的错误恢复代码就不能被执行了，这样系统的状态就有可能会出错。

考虑如下的代码示例：

 1     sealed class Type1
 2     {
 3         static Type1()
 4         {
 5             // throw new ApplicationException("if this throws an exception, M won’t get called");
 6             Console.WriteLine("Type1's static ctor called");
 7         }
 8 
 9         [ReliabilityContract(Consistency.WillNotCorruptState, Cer.Success)]
10         public static void M()
11         {
12             Console.WriteLine("Type1's M");
13         }
14     }
15 
16         static void CER()
17         {
18             RuntimeHelpers.PrepareConstrainedRegions();
19             try
20             {
21                 Console.WriteLine("In try");
22             }
23             finally
24             {
25                 // Type1’s static constructor is implicitly called in here
26                 Type1.M();
27             }
28         }

第9行和第18行使用了CER，需要using System.Runtime.CompilerServices; 和using System.Runtime.ConstrainedExecution;。当JIT编译器看到CERs时，会先编译catch和finally中的代码。JIT会加载需要的assembly，创建对象，调用类构造函数，JIT所有的方法。如果任何一步出了异常，那么这个异常会在try代码块之前抛出，从而保证了系统的状态始终是正确的。

运行上面的代码，可以得到如下的输出：

Type1's static ctor called
In try
Type1's M

 如果注释掉第9行和第18行，得到的输出如下：

In try
Type1's static ctor called
Type1's M

 

补充几个关于Exception的小知识：

1. 在watch窗口输入$exception，可以看到CLR的exception信息。对于C++，可以在watch窗口输入@err,hr，相当于显示上一次调用API后再调用GetLastError。输入@eax，hr显示eax寄存器的值，由于win的API的返回值放在eax中，所以这句话的意思就是的到最近一个API的返回值。另外，如果你需要看的是一个array，你可以通过在watch中写 array, 3来看数组的前3个值。
2. 可以监听AppDomain的FirstChanceException事件来找到exception的第一现场。
3. 如果想先catch在throw。应该用catch(e){throw;} 而不是 catch(e){throw e;}。
4. 在函数前加属性[MethodImpl](MethodImplOptions.NoInlining)] 可以强迫JIT在异常抛出时不要inline这个方法。我在之前的博客中介绍过如何使用debugger attribute来定制在Visual Studio中的信息。参见“定制自己的Visual Studio的Debugger Visualizer”和“定制C#在Visual Studio中的debug信息”。
5. 可以调用 SetErrorMode(SEM_NOGPFAULTERRORBOX) 来禁用Windows Error Reporting，就是出错后问你要不要发送出错信息的那个对话框。