使用libunwind实现异常

Question

在编译器上工作，需要一些帮助，了解并使用libunwind。到目前为止，我的情况如下：

#define UNW_LOCAL_ONLY
#include <libunwind.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdbool.h>
#include <string.h>

typedef void *data_t;
typedef struct exception_stack_st *exception_stack_t;

struct exception_stack_st {
  unw_cursor_t catch_block;
  exception_stack_t prev;
};

/* PROTOTYPES */
void foo(void);
void bar(void);
void set_try(void);
void clear_try(void);
bool check_exception(void);
void throw_exception(data_t);
void print_backtrace();

/* GLOBALS */
exception_stack_t exception_stack = NULL;
data_t curr_exception = NULL;

int main(void) {
  foo();
}

void foo(void) {
  printf("In foo\n");
  set_try();
  if(check_exception()) {
    printf("EXCEPTION: %s\n", (char*)curr_exception);
    goto CATCH;
  }
  bar();
  printf("This should never run\n");
 CATCH:
  clear_try();
  printf("Leaving foo\n");
}

void bar(void) {
  printf("In bar\n");
  throw_exception("Throwing an exception in bar");
  printf("Leaving bar\n");
}

void set_try(void) {
  unw_cursor_t cursor;
  unw_context_t context;
  unw_word_t ip, offp;
  char buf[1024];
  unw_getcontext(&context);
  unw_init_local(&cursor, &context);
  unw_step(&cursor);
  unw_get_reg(&cursor, UNW_REG_IP, &ip);
  unw_get_proc_name(&cursor, buf, 1024, &offp);
  printf("%s+0x%lx  IP %lx\n", buf, offp, ip);

  exception_stack_t cb = malloc(sizeof(struct exception_stack_st));
  cb->catch_block = cursor;
  cb->prev = exception_stack;
  exception_stack = cb;
}

void clear_try(void) {
  if (exception_stack != NULL)
    exception_stack = exception_stack->prev;
  curr_exception = NULL;
}

void throw_exception(data_t exception) {
  unw_word_t ip, offp;
  char buf[1024];
  curr_exception = exception;
  unw_get_reg(&(exception_stack->catch_block), UNW_REG_IP, &ip);
  unw_get_proc_name(&(exception_stack->catch_block), buf, 1024, &offp);
  printf("%s+0x%lx  IP %lx\n", buf, offp, ip);
  unw_resume(&(exception_stack->catch_block));
  printf("PANIC: unw_resume returned.\n");
  exit(1);
}

bool check_exception(void) {
  return curr_exception != NULL;
}

void print_backtrace() {
  unw_cursor_t cursor;
  unw_context_t context;
  char buf[1024];
  unw_getcontext(&context);
  unw_init_local(&cursor, &context);
  printf("BACKTRACE:\n");
  while(unw_step(&cursor) > 0) {
    unw_get_proc_name(&cursor, buf, 1024, NULL);
    printf("%s\n", buf);
  }
}

好吧，这已经很混乱了，但是一些上下文可能有助于证明这些奇怪的选择是合理的。我想要做的是在调用throw_exception时，在调用foo中的set_try之后，在调用堆栈的任何一点上调用foo，以便将堆栈展开，并将CPU状态恢复到调用set_try之后，但在条件调用之前。虽然这目前只是一个小型C程序，但我打算在编译器中使用这些函数的一般结构，它将生成必要的函数调用(类似于在C++中使用g++执行异常的方式)，这就是为什么我使用labels+goto作为一种快速模拟将要生成的程序集的方式。我尝试过使用libunwind的setjmp实现，但它不太适合我的用例。

我正在处理的问题与unw_resume在解除调用堆栈后恢复的位置有关。无论发生什么，printf("This should never run\n")似乎每次都运行。我的理解是，它应该将堆栈和CPU状态恢复到调用unw_getcontext时存储的任何内容，而且我认为存储的状态是正确的，因为当我调用set_try和throw_exception时，IP寄存器(或PC寄存器，因为这是x86_64)的值在光标中完全相同。我甚至多次跳入gdb，在调用set_try之后和条件之前查看PC寄存器，每次都与打印输出相匹配。

我的问题是：

• 我是不是误解了unw_resume
• 我需要修改PC (UNW_REG_IP)寄存器吗？
• 除了nongnu.org文档之外，还有其他地方可以帮助我处理libunwind吗？

提前感谢！

Answer 1

首先是好消息:修复后，您的程序生成(我假设的)输出：

./a.out
In foo
foo+0x31  IP 557615f273a1
In bar
foo+0x31  IP 557615f273a1
foo+0x31  IP 557615f273a1
EXCEPTION: Throwing an exception in bar
Leaving foo

现在坏消息是:你的原始程序有几个单独的问题：

1. 用于初始化游标的上下文(机器状态)在使用游标的持续时间内必须保持有效。这在本地手册页中得到了明确的说明。 违反此规则导致您的程序在unw_resume调用期间在我的机器上使用SIGSEGV。
2. unw_step更新游标，但不更新上下文，而后者实际上用于恢复unw_resume中的机器状态。 这一点可以在简历文件中更清楚地说明。

要修复问题1，只需将unw_context_t移动到exception_stack_st中，如下所示：

struct exception_stack_st {
  unw_context_t context;
  unw_cursor_t cursor;
  exception_stack_t prev;
};

并一起初始化它们：

  exception_stack_t cb = malloc(sizeof(*cb));
  unw_getcontext(&cb->context);
  unw_init_local(&cb->cursor, &cb->context);

要修复问题2，需要在要返回的框架中建立机器上下文。

这需要将set_try转换为宏或始终内联的函数，并摆脱unw_step。