windows 异常处理机制

SEH 的工作原理:
         Windows 程序设计中最重要的理念就是消息传递,事件驱动。当GUI应用程序触发一个消息时,系统将把该消息放入消息队列,然后去查找并调用窗体的消息处理函数(CALLBACK),传递的参数当然就是这个消息。我们同样可以把异常也当作是一种消息,应用程序发生异常时就触发了该消息并告知系统。系统接收后同样会找它的“回调函数”,也就是我们的异常处理例程。当然,如果我们在程序中没有做异常处理的话,系统也不会置之不理,它将弹出我们常见的应用程序错误框,然后结束该程序。所以,当我们改变思维方式,以CALLBACK 的思想来看待 SEH,SEH 将不再神秘。

SEH 是 Windows 系统提供的功能,跟开发工具无关。值得一提的是,VC 将 SEH 进行了封装 try  catch  finally,c++中也可以用c的封装 __try{}__except(){} 和 __try{}__finally{}. 所以当你建立一个C++ try块时,编译器就生成一个S E H_ _t r y块。一个C + +c a t c h测试变成一个S E H异常过滤器,并且c a t c h中的代码变成S E H_ _e x c e p t块中的代码。实际上,当你写一条C++ throw语句时,编译器就生成一个对Wi n d o w s的R a i s e E x c e p t i o n函数的调用。用于t h r o w语句的变量传递给R a i s e E x c e p t i o n作为附加的参数。

 

 

首先,当线程发生异常时,操作系统会将这个异常通知给用户使用户能够得知它的发生。更特别的是,当线程发生异常时,操作系统会调用用户定义的回调函数。 回调函数的定义如下:

/*
* 结构名称:except_handler

*/

EXCEPTION_DISPOSITION __cdecl _except_handler (
    struct _EXCEPTION_RECORD *ExceptionRecord,  //指向 EXCEPTION_RECORD结构的指针
    void * EstablisherFrame,            //指向 establisher frame 结构体的指针
    struct _CONTEXT *ContextRecord,        //指向 CONTEXT 结构体的指针,它保存着某一线程的寄存器的值,定义在WINNT.H中
    void * DispatcherContext
    );

 

except_handler结构的第一个成员,即EXCEPTION_RECORD结构如下:
/*
* 结构名称:EXCEPTION_RECORD
*/

typedef struct _EXCEPTION_RECORD {
    DWORD    ExceptionCode;            //操作系统分配给异常的号("STATUS_"开头的宏),如:STATUS_ILLEGAL_VLM_REFERENCE
    DWORD ExceptionFlags;
    struct _EXCEPTION_RECORD *ExceptionRecord;
    PVOID ExceptionAddress;            //异常发生处的地址
    DWORD NumberParameters;
    UINT_PTR ExceptionInformation[EXCEPTION_MAXIMUM_PARAMETERS];
    } EXCEPTION_RECORD

 

 

 

   异常发生时操作系统是如何知道在那里调用回调函数呢?答案在 EXCEPTION_REGISTRATION 结构体中(简称ERR结构)。

/*
* 结构名称:EXCEPTION_REGISTRATION(或称ERR结构)
*/

_EXCEPTION_REGISTRATION struc
    prev                dd      ?
    handler             dd      ?        //指向 _except_ handler 回调函数的指针
_EXCEPTION_REGISTRATION ends

    在 WINNT.H 的 NT_TIB 结构体定义中,这个结构体被称为 _EXCEPTION_REGISTRATION_RECORD。然而 _EXCEPTION_REGISTRATION_RECORD

的定义是没有公开的,因此只能用上面(EXSUP.INC)的汇编语言的 struc 来表示EXCEPTION_REGISTRATION结构。

 

/*
* 结构名称:NT_TIB(其第一个成员为ERR结构)
*/
typedef struct _NT_TIB {
    struct _EXCEPTION_REGISTRATION_RECORD *ExceptionList;    //这里就是ERR结构,即上面的EXCEPTION_REGISTRATION结构
    PVOID StackBase;
    PVOID StackLimit;
    PVOID SubSystemTib;
    union {
        PVOID FiberData;
        DWORD Version;
    };
    PVOID ArbitraryUserPointer;
    struct _NT_TIB *Self;
} NT_TIB;

    OS 从哪里能找到这个 EXCEPTION_REGISTRATION 结构体呢?
    结构化异常处理是以线程为基础的。也就是说,每一个线程都有自己的异常处理回调函数、线程信息块(TEB 或 TIB)。这个结构体中有一个域对于 Windows NT, Windows 95, Win32s 和 OS/2 都是相同的,就是TIB 中的第一个指针指向线程的ERR结构体。在 Intel 的 Win32 平台上,FS 寄存器永远指向当前的 TIB结构,因此,FS:[0] 指向当前的 ERR 结构体。答案出来了!当异常发生时,系统察看出错线程的 TIB 结构,并取回一个指向ERR结构(EXCEPTION_REGISTRATION)结构体的指针,从而得到一个指向 _except_handler 回调函数的指针(ERR结构地址+4)。

    总结:
    1. FS->当前线程信息块TIB
    2. FS:[0]->ERR结构(即EXCEPTION_REGISTRATION)
       借用czy文章的说法,就是:
           fs:[0]->
     _EXCEPTION_REGISTRATION struc
     prev dd ?                    ;前一个_EXCEPTION_REGISTRATION结构
     handler dd ?                 ;异常处理函数地址
     _EXCEPTION_REGISTRATION ends

    3. [ERR+4]->异常处理函数(即_except_handler)




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