可以用C编写零成本异常处理吗？

Question

g++编译器具有零成本异常处理的特点.据我理解，try什么也不做，但是当抛出异常时，会执行异常处理程序的一个子例程。如下所示：

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

在伪代码(c风格)中，如下所示：

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

酒吧()抛出。异常例程执行以下操作：

啊，返回地址在foo()函数中！返回地址位于第一个尝试-捕捉块中，我们抛出类型类型，因此异常处理程序例程位于address foo+catch1_Type。所以清理堆栈，这样我们就能在那里结束了！

现在我的问题是:在C中有实现它的方法吗？(可以是C99或更新版本，尽管我对gcc支持的C方言感兴趣)。我知道我可以使用libunwind来进行堆栈检查和遍历，尽管我不知道如何获得catch1_Type标签的地址。这可能是不可能的。

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框架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？我不想进入汇编程序，但如果其他一切都失败了也是可以接受的(尽管局部变量-伙计，如果使用不同的优化级别，您永远不知道它们在哪里)。

而且要明确的是--这个问题的目的是避免使用 setjmp/longjmp方法。

编辑:我发现了一个很酷的想法，但并不完全有效：

gcc中的嵌套函数他们能做什么？

• 可以访问局部变量，
• 有可能去本地标签在父函数！
• 如果我们传递一个指向嵌套函数的指针，我们就可以通过调用函数的调用来调用它，因此它可以通过被调用函数中的指针调用。

它阻碍了我做任何零成本的事情：

• 即使在-O0级别，如果它们未使用，也会进行优化。我能做点什么吗？如果可以的话，当抛出异常时，我可以按符号名获得地址，它只需完成实现不抛出时不需要花费任何代价的异常.

Answer 1

我已经找到了一些时间来玩这个想法，我非常接近为我自己的问题找到解决方案。以下是详细信息：

• gcc允许嵌套函数，它可以访问父函数的局部变量，并且可以在父函数中进行标记！
• 如果只定义了内部函数，而不是引用它，gcc就不会发出内部函数的代码。您可以定义内联no-op函数，它获得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，并且它将是零成本(在较高的优化级别上，内联无操作调用将被删除)。但是，在最近的gcc中，优化内联调用可能会阻止为内部函数生成代码。
• 不好的是，我看不出有什么办法强迫嵌套(内部)函数成为全局符号。它们总是本地的，所以不可能使用dlsym获得地址。
• 另一个坏消息是，如果程序使用这样的嵌套函数，valgrind就崩溃了;)我能够验证我的简单测试程序，但我无法使用val差事来验证是否存在内存冲突。

我用来检查的代码有明显的缺陷:它不是“零成本”，因为指向异常处理例程的全局指针必须在函数执行过程中设置。要是我们能把这个编译时间做好就好了！

嗯，毕竟，如果一个人想要正确地使用内部函数，比如将指向它的指针传递给被调用者，这样他们就可以在抛出异常的情况下调用它，那么我们可能有非常快的异常处理，比setjmp/longjmp快得多.

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将函数注册为父程序的个性例程？)。

#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;
}