windows 异常处理机制

最新推荐文章于 2025-04-13 00:19:02 发布

wangsifu2009

最新推荐文章于 2025-04-13 00:19:02 发布

阅读量938

点赞数

CC 4.0 BY-SA版权

分类专栏： VC 文章标签： windows exception struct callback 编译器 parameters

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/wangsifu2009/article/details/5998173

VC 专栏收录该内容

13 篇文章

订阅专栏

本文深入解析了Windows系统中结构化异常处理(SEH)的工作机制，包括如何通过消息传递及事件驱动来理解SEH，以及异常发生时操作系统如何定位并调用用户定义的回调函数进行处理。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

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)