Try Catch 原理剖析

#include <stdio.h>
#include <setjmp.h>

jmp_buf jump_buffer;

void func2(void)
{
printf("Before calling longjmp\n");
longjmp(jump_buffer, 1);
printf("After calling longjmp\n");
}

void func1(void)
{
printf("Before calling func2\n");
func2();
printf("After calling func2\n");
}

int main()
{
if (setjmp(jump_buffer) == 0){
printf("first calling set_jmp\n");
func1();
} else {
printf("second calling set_jmp\n");
}

return 0;
}

first calling set_jmp
Before calling func2
Before calling longjmp
second calling set_jmp

`int setjmp(jmp_buf env);`

`void longjmp(jmp_buf env, int val);`

#import <Foundation/Foundation.h>

int main (int argc, const char * argv[])
{
@autoreleasepool
{
@try {
NSException *e = [NSException
exceptionWithName:@"FileNotFoundException"
reason:@"File Not Found on System"
userInfo:nil];
@throw e;
}
@catch (NSException *exception) {
if ([[exception name] isEqualToString:NSInvalidArgumentException]) {
NSLog(@"%@", exception);
} else {
@throw exception;
}
}
@finally {
NSLog(@"finally");
}
}
return 0;
}

clang -rewrite-objc main.m

#include <Foundation/Foundation.h>

int main (int argc, const char * argv[])
{
@autoreleasepool
{
/**
* try/catch的作用域从这里开始
*/
/* @try scope begin */
{
/**
* 首先定义一个_objc_exception_data类型的结构体，用来保存异常现场的数据。
*/
struct _objc_exception_data
{
/**
* buf变量就是 c语言 中的jmp_buf
* jmp_buf的定义可在setjmp.h文件中找到：
*
*      #define _JBLEN        (10 + 16 + 2)
*      #define _JBLEN_MAX    _JBLEN
*
*      typedef int jmp_buf[_JBLEN];
*/
int buf[18/*32-bit i386*/];

/**
* pointers[0]用来存储通过@throw抛出的异常对象，
* pointers[1]存储下一个_stack数据。
*/
char *pointers[4];
} _stack;

/**
* _rethrow保存可能在@catch中再次抛出的异常对象。
*/
id volatile _rethrow = 0;

/**
* 因为异常处理支持嵌套，_stack会被存储在一个全局的栈中，这个栈用单链表的存储结构表示。
* objc_exception_try_enter函数将_stack压栈。
*/
objc_exception_try_enter(&_stack);

/**
* _setjmp是C的函数，用于保存当前程序现场。
* _setjmp需要传入一个jmp_buf参数，保存当前需要用到的寄存器的值。
* _setjmp()它能返回两次，第一次是初始化时，返回0，第二次遇到_longjmp()函数调用会返回，返回值由_longjmp的第二个参数决定。
* 如果对_setjmp()和_longjmp()概念不太了解的，请参考C语言的异常处理机制。
*
* 下面_setjmp()初始化返回0，然后执行if{}中也就是@try{}中的代码。
*/
if (!_setjmp(_stack.buf)) /* @try block continue */
{
/**
* 创建一个NSException对象，对应代码：
*
*             NSException *e = [NSException
*                               exceptionWithName:@"FileNotFoundException"
*                               reason:@"File Not Found on System"
*                               userInfo:nil];
*/
NSException *e = ((NSException *(*)(id, SEL, NSString *, NSString *, NSDictionary *))(void *)objc_msgSend)(objc_getClass("NSException"), sel_registerName("exceptionWithName:reason:userInfo:"), (NSString *)&__NSConstantStringImpl_main_m_0, (NSString *)&__NSConstantStringImpl_main_m_1, (NSDictionary *)((void *)0));

/**
* 抛出异常对象，对应代码：@throw e;
*
* objc_exception_throw函数实现步骤如下：
* 1. 把e对象保存到_stack->pointers[0]中使其在@catch{}中能被捕获。
* 2. 将_stack从全局栈中弹出。
* 3. 调用_longjmp()跳转到前面if语句中的_setjmp()位置。_longjmp()使得_setjmp()函数第二次返回，
* 返回值为1，所以会执行else{}中也就是@catch{}中的代码。
*/
objc_exception_throw(e);

} /* @catch begin */ else {

/**
* objc_exception_extract函数从_stack->pointers[0]中取得上面抛出的异常对象。
*/
id _caught = objc_exception_extract(&_stack);

/**
* 这里为何再次调用objc_exception_try_enter对_stack压栈？先保留这个疑问，继续看下面的代码。
*/
objc_exception_try_enter (&_stack);

/**
* 在@catch中设置一个跳转位置
*/
if (_setjmp(_stack.buf))

/**
* 如果@catch{}中再次抛出异常，在这里捕获。
*/
_rethrow = objc_exception_extract(&_stack);

else { /* @catch continue */

/**
* objc_exception_match函数判断_caught对象是否是需要捕获的目标对象。对应代码：
*
* @catch (NSException *exception) {
*/
if (objc_exception_match((struct objc_class *)objc_getClass("NSException"), (struct objc_object *)_caught)) {
NSException *exception = _caught;

/**
* 比较捕获的异常是不是NSInvalidArgumentException类型。对应代码：
*
* if ([[exception name] isEqualToString:NSInvalidArgumentException]) {
*      NSLog(@"%@", exception);
*
*/
if (((BOOL (*)(id, SEL, NSString *))(void *)objc_msgSend)((id)((NSString *(*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)exception, sel_registerName("name")), sel_registerName("isEqualToString:"), (NSString *)NSInvalidArgumentException)) {

NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl_main_m_2, exception);
} else {

/**
* 抛出异常对象，然后跳转到前面@catch中的if语句中的_setjmp()位置。
* 这就解释了前面为什么要在@catch中再次将_stack压栈和调用_setjmp()的原因。
* 在当前@catch中，如果不设置一个跳转点来捕获@catch中抛出的异常，那么程序就直接跳转到全局栈的下一个@catch中，而下面的@finally{}代码就无法执行。
* 在@catch中设置跳转点就是为了最后总能执行@finally中的代码。
*/
objc_exception_throw( exception);
}

} /* last catch end */ else {

/**
* 如果异常对象没被处理，先将其保存到_rethrow变量。
* objc_exception_try_exit函数将_stack从全局栈中弹出。
*/
_rethrow = _caught;
objc_exception_try_exit(&_stack);
}
} /* @catch end */
}
/* @finally */
{
if (!_rethrow) objc_exception_try_exit(&_stack);

NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl_main_m_3);

/**
* _rethrow是前面@catch中没有被处理的或被捕获的异常对象，
* 最后，_rethrow异常对象被抛到全局栈的下一个@catch中。
*/
if (_rethrow) objc_exception_throw(_rethrow);
}

} /* @try scope end */

}
return 0;
}