Системное программирование в среде Windows
Шрифт:
Основное внимание в данной главе сфокусировано на структурной обработке исключений (Structured Exception Handling, SEH), но наряду с этим обсуждены также обработчики управляющих сигналов консоли и векторная обработка исключений (Vectored Exception Handling, VEH).
SEH предоставляет механизм обеспечения надежности программ, благодаря которому приложения получают возможность реагировать на такие непредсказуемые события, как исключения адресации, арифметические сбои и системные ошибки. Использование SEH позволяет программам осуществлять корректный выход из любой точки программного блока и автоматически выполнять предусмотренную программистом обработку ошибок для восстановления своей работоспособности. SEH
Мы используем SEH в приведенных ниже примерах программ и расширим посредством этого механизма возможности функции обработки ошибок ReportError, которая была введена в главе 2. Обычно сфера применимости SEH ограничивается программами, написанными на языке на С. Вместе с тем, представленные ниже возможности SEH воспроизводятся в C++, С# и других языках программирования с использованием весьма похожих механизмов.
В настоящей главе описаны также обработчики управляющих сигналов консоли, благодаря которым программы могут воспринимать внешние сигналы, вырабатываемые, например, при нажатии сочетания клавиш <Ctrl+C>, выходе пользователя из системы или завершении работы системы. Кроме того, использование подобных сигналов обеспечивает реализацию ограниченных форм межпроцессного взаимодействия.
Глава завершается рассмотрением векторной обработки исключений, которая потребует от вас использования операционных систем Windows XP или Windows Server 2003. Благодаря VEH пользователь получает возможность определить функции, которые должны вызываться сразу же после возникновения исключения, не дожидаясь активизации SEH.
Исключения и обработчики исключений
В отсутствие обработки исключений возникновение любой нестандартной ситуации, например, попытки разыменования нулевого указателя или деления на ноль, приведет к немедленному прекращению выполнения программы. В качестве примера, иллюстрирующего проблемы, которые могут при этом возникать, можно назвать создаваемые программой временные файлы, подлежащие удалению до того, как программа завершит свою работу. SEH предоставляет возможность определить блок программного кода, или обработчик исключений (exception handler), который в случае возникновения исключения удалит временные файлы.
Поддержка SEH обеспечивается за счет совместного использования функций Windows, средств поддержки языков программирования, предоставляемых компилятором, и средств поддержки времени выполнения. Какой именно язык программирования поддерживается, зависит от конкретной системы; наши примеры ориентированы на Microsoft С.
Блоки try и except
Все начинается с выяснения того, в каких именно блоках программного кода вы намерены контролировать возникновение нестандартных ситуаций, после чего этим блокам должны быть предоставлены обработчики исключений в соответствии с приведенным ниже описанием. Можно контролировать как функцию в целом, так и ее отдельные программные блоки или подфункции, предусмотрев для них независимые обработчики исключений.
Ниже перечислены характерные признаки участков программного кода, для которых целесообразно предусматривать отдельные обработчики исключений.
• Возможность возникновения регистрируемых ошибок, включая ошибки системных вызовов, в условиях, когда необходимо организовать устранение последствий
• Интенсивное использование указателей, повышающее вероятность попыток разыменования указателей, инициализация которых не была выполнена должным образом.
• Интенсивное использование данных в виде массивов, что может сопровождаться выходом значений индексов элементов массива за границы допустимого диапазона.
• В программе выполняются арифметические операции с участием вещественных чисел (чисел с плавающей точкой), и существует риск того, что могут возникать исключения, связанные с попытками деления на ноль, потерей точности при вычислениях и переполнением.
• Наличие вызовов функций, которые могут генерировать исключения либо программным путем, либо в силу того, что их работоспособность не была достаточно тщательно проверена.
Если при изучении примеров, приведенных в этой главе или книге в целом, вы решите отслеживать исключения, которые могут возникать на том или ином участке программы, создайте для него блоки try и except, как показано ниже:
Имейте в виду, что __try и __except — это ключевые слова, распознаваемые компилятором.
Блоки try являются частью обычного кода приложения. Если на данном участке кода возникает исключение, ОС передает управление обработчику исключений, который представляет собой блок программного кода, следующий за ключевым словом_ except. Характер последующих действий определяется значением параметра выражение_фильтра.
Обратите внимание, что исключение может возникнуть также в пределах блока, находящегося внутри try-блока; в этом случае средства поддержки времени исполнения "разворачивают" стек, чтобы отыскать в нем информацию об обработчике исключений, после чего передают управление этому обработчику. То же самое происходит и в тех случаях, когда исключения возникают внутри функций, вызванных в пределах try-блока.
На рис. 4.1 показано, как располагается в стеке информация об обработчике исключений во время возникновения исключения. Как только обработчик исключений завершит свою работу, управление передается оператору, который следует за блоком except, если только в самом обработчике исключений не предусмотрены иные операторы ветвления, изменяющие ход выполнения программы.
Выражения фильтров и их значения
Параметр выражение_фильтра в операторе except вычисляется сразу же после того, как возникает исключение. В качестве выражения может выступать литеральная константа, вызов функции фильтра (filter function) или условное выражение. В любом случае выражение должно возвращать одно из следующих трех значений:
1. EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER — система выполняет операторы блока обработки исключений, как показано на рис. 4.1 (см. программу 4.1). Это соответствует обычному случаю.
2. EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH — система игнорирует данный обработчик исключений и пытается найти обработчик исключений в охватывающем блоке, продолжая этот процесс аналогичным образом до тех пор, пока не будет найден обработчик исключений.
3. EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION — система немедленно возвращает управление в точку, в которой возникло исключение. В случае некоторых исключений дальнейшее выполнение программы невозможно, но если такие попытки делаются, то генерируется повторное исключение.