是否可以在C中编写零成本的异常处理？

Posted 2023-02-02

g ++编译器具有零成本异常处理的功能。据我了解，try不执行任何操作，但是当引发异常时，将执行异常处理程序的子例程。像这样：

void foo() 
    try 
        bar(); // throws.
     catch (Type exc) 
        baz();
    

用伪代码（c-stylish）看起来像这样：

void foo() 
    bar();
    return;
catch1_Type:
    baz();

bar（）抛出。异常例程执行以下操作：

啊，返回地址在函数foo（）中！返回地址位于第一个try-catch块中，我们抛出Type类型，因此异常处理程序例程位于地址foo + catch1_Type处。因此，清理堆栈，以便最终结束！

现在我的问题：有什么方法可以在C中实现它？ （虽然我对gcc支持的C语言感兴趣，但可以是C99或更高版本）。我知道我可以使用例如libunwind进行堆栈检查和遍历，尽管我不知道如何获取catch1_Type标签的地址。可能不可能。

异常处理程序可能是一个不同的函数，这同样可以，但是如何在另一个函数中获取堆栈帧foo的局部变量的地址呢？这似乎也是不可能的。

所以...有什么办法吗？我不想与此一起进入汇编程序，但是如果其他所有操作都失败了，那也是可以接受的（尽管局部变量-伙计，如果使用不同的优化级别，您将永远不知道它们在哪里）。

并且要明确-这个问题的目的是avoid setjmp / longjmp方法。

编辑：我发现了一个很酷的主意，但不能完全起作用：

gcc中的嵌套函数。他们能做什么？

• 可以访问局部变量，
• 有可能在父函数中转到本地标签！
• 可以由我们的函数的被调用者调用，只要我们将指针传递给嵌套函数，那么它就可以被被调用者中的指针使用。

不利于我做零成本的事情的缺点：

• 如果未使用它们，即使在-O0级别，它们也会被优化。我可以对此做任何事情吗？如果可以的话，可以在抛出异常时按符号名称获取地址，这将只是实现异常的工作，而在不抛出异常的情况下，它会花费大量的时间...

答案

我已经花了一些时间来解决这个想法，我已经很接近为我自己的问题找到解决方案了。这是详细信息：

• gcc允许嵌套函数访问父函数的局部变量，并且可以转到父函数中的标签！
• gcc如果仅定义但未引用，则不会为内部函数发出代码。您可以定义内联无操作函数，该函数获取指向本地函数的指针，并在父函数中调用它。这将强制为内部函数生成代码，并且成本为零（在更高的优化级别，将删除嵌入式无操作调用）。但是，在最新的gcc中，优化内联调用可能会阻止为内部函数生成代码。
• 糟糕的是，我看不出有什么方法可以将嵌套（内部）函数强制为全局符号。它们始终是本地的，因此无法使用dlsym获取地址。
• 另一个坏消息，如果程序正在使用此类嵌套函数，则valgrind将崩溃；）我能够验证我的简单测试程序，但无法使用valgrind来验证是否没有内存冲突。

我用于检查的代码有明显的缺陷：它不是'零成本'，因为必须在函数执行期间设置指向异常处理例程的全局指针。如果可以的话，我们可以编译一下！

好吧，毕竟，如果要使用内部函数，就像将指向它的指针传递给被调用者一样，以便他们在引发异常的情况下可以调用它，我们可能可以非常快速地进行异常处理，比setjmp / longjmp ...

[我将继续进行黑客攻击，也许我会找到一种方法（一些汇编代码块强制GAS将功能注册为父代的个性例程？）。

#include <stdio.h>
#include <dlfcn.h>
#include <stdlib.h>

typedef void (*catch_routine)(void*);

catch_routine g_r = NULL;

void tostr_internal(char* str, int a)

    int result = a + 'a';
    if (result < 'a' || result > 'z')
    
        // handle exception
        if(g_r)
        
            g_r(&a);
        
        else
        
            fprintf(stderr, "Exception not caught!");
            abort();
        
    
    else
    
        str[0] = result;
        str[1] = '\0';
    


char* tostring(int a)

    __label__ exhandler;
    char* string = (char*)malloc(2*sizeof(char));

    void personality(void* exid) 
        fprintf(stderr, "Number %d is not a character!\n", *(int*)(exid));
        free(string);
        goto exhandler;
    
    g_r = personality;

    tostr_internal(string, a);
    return string;

exhandler:
    return NULL;


int main(int a, char** b)

    int i = 0;

    for(i = 0; i < 10000; i++)
    
        int trythisbastard = i % 95;
        char* result = tostring(trythisbastard);
        if (result)
        
            fprintf(stderr, "Number %d is %s\n", trythisbastard, result);
            free(result);
        
    

    return 0;

另一答案

当我需要在C中使用try / catch类似功能时，我使用了本文。