[译]C++异常的幕后（1）

作者： nicolasbrailo

每个人都知道良好的异常处理是困难的。在异常“生命期”的每个层面，出现这种情况的原因有许多：编写异常安全的代码是困难的，异常可能从不期望的位置抛出（双关语），理解设计不良的异常架构是复杂的，因为幕后发生了许多巫术，它是慢的；因为不正确地抛出异常可能导致调用不可原谅的std::terminate，它是危险的。虽然每个曾经与“异常”程序斗争的人可能知道这，造成这种混乱的原因并不广为人知。

我们要问自己的第一个问题是，这一切是如何工作的。这是应该长系列的第一篇文章，在这个系列里我将讨论在C++里，异常在幕后是如何实现的（实际上在x86平台上使用gcc编译C++，不过这也可能适用于其他平台）。在这些文章中，将详细解释抛出与捕捉异常的过程，但对那些没有耐心的人这里有小的一个文章摘要：在gcc/x86中如何抛出异常：

1. 当我们编写一条throw语句时，编译器把它翻译为对libstdc++的一对调用：分配异常，然后通过调用libstdc开始栈回滚过程。
2. 对每条catch语句，编译器将在这个方法主体后写下一些特殊信息，一张这个方法可以捕捉的异常表以及清理表（稍后再解释清理表）。
3. 随着回滚器穿过栈，它将调用libstdc++提供的一个特殊函数（称为personality例程），这个函数检查在栈里的每个函数可以捕捉哪些异常。
4. 如果没有找到与这个异常相符的捕捉，调用std::terminate。
5. 如果找到相符的捕捉，回滚器现在在栈顶开始启动。
6. 随着回滚器第二次穿过栈，它将要求personality例程为这个方法执行清理。
7. 这个personality例程将检查当前方法上的清理表。如果有任何清理活动要运行，它将“跳转”到当前栈帧并运行清理代码。这将为在当前作用域里分配的每个对象运行析构函数。
8. 一旦回滚器到达可以处理这个异常的栈帧，它将跳转到合适的catch语句里。
9. 在完成catch语句的执行时，将调用一个清理函数来释放该异常持有的内存。

这看起来已经相当复杂，而我们甚至还没开始；对异常处理的所有复杂性而言，这是一个短的、不准确的描述。

为了学习发生在幕后的所有细节，在下一篇文章我们将开始实现我们自己的迷你libstdlibc++。但不是全部，仅是处理异常的部分。实际上甚至还不是这些全部，仅是使得简单throw/catch语句工作所需的最低要求。将需要一些汇编，但不是很有趣。恐怕需要很多耐心。

如果你实在好奇且希望开始阅读有关异常处理的实现，那么你可以从这里开始，在后续几篇文章里我们将实现一个完整的规范。我将尝试使得这些文章更有指导性，更容易遵循，期望下次开始我们的ABI时再见！

免责声明：我一点也不精通抛出异常时的魔术。这个系列将试图揭开面纱，在过程中学习一些东西，同时我希望其中一些是正确的，毫无疑问有许多不太准确的细节。如果你认为我该改正什么，请告诉我。