C++异常处理机制反汇编（三）：32位下的异常结构分析

C++异常处理机制反汇编（三）：更深入地了解32位下异常处理机制

前面两篇文章只是大致介绍了32位环境下异常处理的基本结构和基本流程，省略了很多内容。这篇文章就把各种结构以及详细的异常处理流程串起来讲一遍，加深对异常处理机制底层原理的理解，为学习64位环境下异常处理机制做好准备。

**异常处理是编译器和操作系统合作完成的。**下面我们以一个示例来分析：

cpp 复制代码

#include <stdio.h>

int main()
{
	try
	{
		printf("try block\r\n");
		throw 1;
	}
	catch (int e)
	{
		printf("catch int exception\r\n");
	}
	catch (float e)
	{
		printf("catch float exception\r\n");
	}

	return 0;
}

从ExceptionList说起

ExceptionList是NT_TIB（TEB的一部分）中的一个字段，它存储了当前线程的结构化异常处理链（SEH链）的头部指针。

那么，SEH链是怎么形成的呢？这其实是编译器的功劳。在编译阶段，编译器每进入一个包含try-catch块的函数时，就会将一个EXCEPTION_REGISTRATION结构体压入SEH链头部。

asm 复制代码

push offset __except_handler3  ; handler
push fs:[0]                    ; 保存上一个SEH节点
mov fs:[0], esp                ; 将新节点设为链头

对于上面的示例，压入EXCEPTION_REGISTRATION结构体的代码如下：

编译器生成的其它结构

发生异常时

对于示例中的throw语句，实际上是调用了：

可以看到，该函数有两个参数。实际上，这个函数原型如下：

cpp 复制代码

extern "C" void __stdcall _CxxThrowException(
   void* pExceptionObject,
   _ThrowInfo* pThrowInfo
);

这个函数用于：

Builds the exception record and calls the runtime environment to start processing the exception.

它有两个参数：

异常对象的地址
ThrowInfo结构体

下图是栈中这两个参数存储的内容：

我们在内存窗口中查看这两个地址实际存储的内容：

关于ThrowInfo结构，可以看第一篇文章：

关于这个函数的更多内容可以参考官方文档。

在_CxxThrowException函数内部，又调用了RasieException函数：

在调用RasieException之后，控制权转到Windows内核，也就是执行了KiDispathException函数。

异常捕获

当异常发生时，操作系统会介入：Windows异常分发器（KiDispathException）会捕获异常，遍历线程的SEH链，链中的节点（在具有异常处理功能的函数序言部分压入SEH链）都有一个handler字段，在遍历该链的时候会调用handler函数，handler函数会调用_CxxFrameHandler。

handler函数如下：

其中eax是FuncInfo的地址。在讲解_CxxFrameHandler之前，我们先来了解一下FuncInfo结构体。该结构体由编译器生成，编译器为每个包含异常处理的函数自动生成FuncInfo数据，它是连接C++异常处理源代码与Windows SEH的桥梁。它的作用可以看第一篇文章。_CxxFrameHandler中就使用了这个结构体。

下面我们来看看_CxxFrameHandler函数：

cpp 复制代码

EXCEPTION_DISPOSITION __CxxFrameHandler(
      EHExceptionRecord  *pExcept,
      EHRegistrationNode *pRN,
      void               *pContext,
      DispatcherContext  *pDC
   );

这个函数的作用如下：

Internal CRT function. Used by the CRT to handle structured exception frames.

关于这个函数的更多内容，可以查看官方文档。

异常处理

在_CxxFrameHandler获取了异常的相关信息，并调用了InternalCxxFrameHandler函数对异常进行分类处理：

总结调用链

下面对上面的调用链进行总结：

txt 复制代码

throw语句
    ↓
_CxxThrowException(异常对象, ThrowInfo)
    ↓
RaiseException(0xE06D7363, 4个参数)
    ↓
Windows内核异常分发器
    ↓
读取NT_TIB.ExceptionList（SEH链头）
    ↓
遍历SEH链，调用每个节点的handler
    ↓
    ↓→ 到达函数注册的__CxxFrameHandler
    ↓       ↓
    ↓   使用FuncInfo定位try块
    ↓       ↓
    ↓   使用TryBlockMapEntry查找catch范围
    ↓       ↓
    ↓   使用msRttiDscr匹配catch类型
    ↓       ↓
    ↓   使用ThrowInfo和CatchTableTypeArray进行RTTI匹配
    ↓       ↓
    ↓   使用PMD调整this指针（如果需要）
    ↓       ↓
    ↓   使用UnwindMapEntry进行栈展开
    ↓       ↓
    ↓   设置EIP跳转到CatchProc
    ↓       ↓
    ↓← ExceptionContinueExecution
    ↓
恢复执行到catch块