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[原创]白话windows之四 异常处理机制(VEH、SEH、TopLevelEH...)
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发表于: 2013-6-19 01:41
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今天是我侄子的4岁生日，特此更新一篇，祝我小侄子在幼儿园多泡MM
我们都知道SEH异常处理机制，那VEH、TopLevelEH呢？他们执行的先后顺序是怎样的呢？当这些机制都不使用的情况下，会发生什么情况呢？异常处理器是怎么工作的？如果你对此感兴趣，那我们就一起来扒开异常处理机制的面纱吧
术语:
SEH: 结构化异常处理
VEH: 向量化异常处理
TopLevelEH：顶层异常处理
EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER ：该异常被处理。从异常处下一条指令继续执行
EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH：不能处理该异常，让别人处理它吧
EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION：该异常被忽略。从异常处处继续执行
//调试器返回值：
DBG_CONTINUE ： 等同于EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION
DBG_EXCEPTION_NOT_HANDLED ：等同于EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH
想想对我这等语文是体育老师教出来的童鞋来说，想把这个主题将透彻，还真是有点难度的~，我们还是按异常处理器执行顺序来吧，废话不多说，开始。。。
异常处理器其实包含 内核异常处理和R3异常处理，内核异常处理比较简单，我也对它没兴趣，所以这里就把它给忽略了。我们只讲R3程序产生异常时，异常处理器是怎么工作的。
异常处理器处理顺序流程：
1. 交给调试器(进程必须被调试)
2. 执行VEH
3. 执行SEH
4. TopLevelEH(进程被调试时不会被执行)
5. 交给调试器(上面的异常处理都说处理不了，就再次交给调试器)
6. 调用异常端口通知csrss.exe
大致分上面几步把，下面咱就详细讨论一下各个步骤都干了哪些细活
1. 第一次交给调试器
如果该出现异常的程序正在被调试，则该异常首先交给调试器处理(通过DebugPort)。
调试器拿到这个异常后，需要判断是否要处理该异常，如果处理该异常返回DBG_CONTINUE，否则返回DBG_EXCEPTION_NOT_HANDLED
这里就不讲Veh的概念了，有兴趣的去Google一下。
如果没有被调试，或者调试器返回DBG_EXCEPTION_NOT_HANDLED，则就会检查是否存在VEH。如果存在VEH,则把异常交给他们处理。
VEH是个链表，可以存在多个Veh。每个VEH按顺序被调用。
一个VEH可以返回连个值：EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH、EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION。返回EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER是无效的，等同于EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH。
当一个Veh返回EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH，则把异常交给下一个VEH处理。
如果返回EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION，认为已经被处理，退出异常处理器在异常指令处继续执行。
从执行顺序来看，VEH是在SEH之前执行的，并且不依赖某一线程，本进程中任何线程出现异常都可以被VEH处理，所以在有些时候是很有用处的。
怎么添加一个VEH呢？
SEH应该是大家都比较熟悉的了。当所有的VEH都不处理该异常，该异常就会让SEH处理。
SEH是基于线程栈的异常处理机制，所以它只能处理自己线程的异常。
先看一个示例代码：
ExcepFunction函数有三个SEH，但是有两个Headler。当__asm int 3;被执行时就会被SEH捕获。捕获后，首先交给FirstSEHer处理，如果FirstSEHer返回EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH则才会交给SecondSEHer处理。
FirstSEHer可以返回三个值：EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH、EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER、EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION。
当返回EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH，执行上一层SEH，这里执行SecondSEHer
返回EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER时则表示异常被处理，会先把内部的__finally块执行完，再跳到自身的__except块中执行。
返回EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION时表示该异常被忽略，会再次执行__asm int 3处指令。如果该条汇编不被修正成其他指令(如nop)，则会再次产生一个异常。
另外，如果想在 try catch的C++异常中捕获系统异常，必须让C++支持SEH异常处理。设置方法： Vc-〉项目属性-->配置属性-->c/C++-->代码生成-->启用C++异常，选中"是，但有SEH异常(/EHa)"。
4. TopLevelEH
顶层异常处理，这个其实是利用SEH实现的。在最顶层的SEH中，可以注册一个顶层异常处理器。虽然他是基于SEH实现的，但是它可以处理所有线程抛出的异常。
当SEH都处理不了该异常，在最顶层的SEH中就会检查是否注册了顶层异常处理，如果注册了，则执行顶层异常处理。
注意：如果该进程正在调试状态，顶层异常处理会被忽略，不会被执行。
顶层异常处理函数也可以返回三个值：EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH、EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER、EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION。
返回EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION时，和SEH一样。
返回EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER时，则直接杀死该进程。
返回EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH时，会查注册表，检查是否存在实时调试器。注册表路径：KLM\software\microsoft\windows nt\currentvsrsion\aedebug。如果Auto==1，Debugger!=NULL则根据Debugger中指示的参数启动实时调试器，让调试器处理该异常。（如果不存在顶层异常且进程没被调试，也会检查并启动实时调试器）
注册方法：
5. 再次交给调试器
如果上述的异常处理机制都没有处理该异常，则调试器会再次接收该异常。
调试器这个时候返回DBG_CONTINUE，则和第一次相同。
返回DBG_EXCEPTION_NOT_HANDLED，则直接杀死该进程。
6. 调用异常端口通知csrss.exe
当上面提到的都没有处理该异常，则调用ExceptionPort通知csrss.exe。csrss.exe的做法是会弹出一个对话框：
这个时候还有一次修复异常并让程序继续运行的机会，就是点击“调试”按钮。其他按钮都很导致异常进程被终止。
终于写完了，为了完成该文，特意写了个小软件。里面包含一个异常产生程序(ExcepHandler)和一个简单调试器(MyDbg)。源码在此：
TestException.rar
(调试器参考了超然兄的代码，特此感谢)
欢迎各位拍砖~
我们都知道SEH异常处理机制，那VEH、TopLevelEH呢？他们执行的先后顺序是怎样的呢？当这些机制都不使用的情况下，会发生什么情况呢？异常处理器是怎么工作的？如果你对此感兴趣，那我们就一起来扒开异常处理机制的面纱吧
术语:
SEH: 结构化异常处理
VEH: 向量化异常处理
TopLevelEH：顶层异常处理
EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER ：该异常被处理。从异常处下一条指令继续执行
EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH：不能处理该异常，让别人处理它吧
EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION：该异常被忽略。从异常处处继续执行
//调试器返回值：
DBG_CONTINUE ： 等同于EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION
DBG_EXCEPTION_NOT_HANDLED ：等同于EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH
想想对我这等语文是体育老师教出来的童鞋来说，想把这个主题将透彻，还真是有点难度的~，我们还是按异常处理器执行顺序来吧，废话不多说，开始。。。
异常处理器其实包含 内核异常处理和R3异常处理，内核异常处理比较简单，我也对它没兴趣，所以这里就把它给忽略了。我们只讲R3程序产生异常时，异常处理器是怎么工作的。
异常处理器处理顺序流程：
1. 交给调试器(进程必须被调试)
2. 执行VEH
3. 执行SEH
4. TopLevelEH(进程被调试时不会被执行)
5. 交给调试器(上面的异常处理都说处理不了，就再次交给调试器)
6. 调用异常端口通知csrss.exe
大致分上面几步把，下面咱就详细讨论一下各个步骤都干了哪些细活
1. 第一次交给调试器
如果该出现异常的程序正在被调试，则该异常首先交给调试器处理(通过DebugPort)。
调试器拿到这个异常后，需要判断是否要处理该异常，如果处理该异常返回DBG_CONTINUE，否则返回DBG_EXCEPTION_NOT_HANDLED
while(!bExit)
{
DWORD dwContinueStatus = DBG_EXCEPTION_NOT_HANDLED;
DEBUG_EVENT debugEvent;
WaitForDebugEvent(&debugEvent, INFINITE);
switch ( debugEvent.dwDebugEventCode )
{
case EXCEPTION_DEBUG_EVENT:
{
EXCEPTION_DEBUG_INFO* pExcpInfo = &debugEvent.u.Exception;
if ( MessageBox(0,_T("处理该异常?"), _T("我是调试器"),MB_YESNO)==IDYES )
{
dwContinueStatus = DBG_CONTINUE;
//...
}
}
break;
//...
}
ContinueDebugEvent(debugEvent.dwProcessId, debugEvent.dwThreadId, dwContinueStatus);
}
2. 执行VEH这里就不讲Veh的概念了，有兴趣的去Google一下。
如果没有被调试，或者调试器返回DBG_EXCEPTION_NOT_HANDLED，则就会检查是否存在VEH。如果存在VEH,则把异常交给他们处理。
VEH是个链表，可以存在多个Veh。每个VEH按顺序被调用。
一个VEH可以返回连个值：EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH、EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION。返回EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER是无效的，等同于EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH。
当一个Veh返回EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH，则把异常交给下一个VEH处理。
如果返回EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION，认为已经被处理，退出异常处理器在异常指令处继续执行。
从执行顺序来看，VEH是在SEH之前执行的，并且不依赖某一线程，本进程中任何线程出现异常都可以被VEH处理，所以在有些时候是很有用处的。
怎么添加一个VEH呢？
LONG NTAPI FirstVectExcepHandler( PEXCEPTION_POINTERS pExcepInfo )
{
if( ... )
{
return EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION;
}
return EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH;
}
//参数1=1表示插入Veh链的头部，=0表示插入到VEH链的尾部
AddVectoredExceptionHandler( 1, &FirstVectExcepHandler );
3. 执行SEHSEH应该是大家都比较熟悉的了。当所有的VEH都不处理该异常，该异常就会让SEH处理。
SEH是基于线程栈的异常处理机制，所以它只能处理自己线程的异常。
先看一个示例代码：
LONG FirstSEHer( PEXCEPTION_POINTERS pExcepInfo )
{
TCHAR* pTitle = _T("第一个SEH处理器");
_tprintf( _T("[EH.Exe] [SEH][1] in \n") );
LONG nRet = ShowSelectMessageBox(pTitle);
_tprintf( _T("[EH.Exe] [SEH][1] out \n") );
return nRet;
}
LONG SecondSEHer( PEXCEPTION_POINTERS pExcepInfo )
{
TCHAR* pTitle = _T("第二个SEH处理器");
_tprintf( _T("[EH.Exe] [SEH][2] in \n") );
LONG nRet = ShowSelectMessageBox(pTitle);
_tprintf( _T("[EH.Exe] [SEH][2] out \n") );;
return nRet;
}
void ExcepFunction()
{
__try
{
__try
{
__try
{
_tprintf( _T("[EH.Exe] *[CALL] int 3\n") );
__asm int 3;
}
__finally
{
printf( "[EH.Exe] *[SEH][0] finally call...\n" );
}
}
__except( FirstSEHer(GetExceptionInformation()) )
{
_tprintf( _T("[EH.Exe] [SEH][1] 被俺处理了~(只有返回EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER才会走到这里)\n"));
}
}
__except( SecondSEHer(GetExceptionInformation()) )
{
_tprintf( _T("[EH.Exe] [SEH][2] 被俺处理了(只有返回EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER才会走到这里)\n"));
}
}
ExcepFunction函数有三个SEH，但是有两个Headler。当__asm int 3;被执行时就会被SEH捕获。捕获后，首先交给FirstSEHer处理，如果FirstSEHer返回EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH则才会交给SecondSEHer处理。
FirstSEHer可以返回三个值：EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH、EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER、EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION。
当返回EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH，执行上一层SEH，这里执行SecondSEHer
返回EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER时则表示异常被处理，会先把内部的__finally块执行完，再跳到自身的__except块中执行。
返回EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION时表示该异常被忽略，会再次执行__asm int 3处指令。如果该条汇编不被修正成其他指令(如nop)，则会再次产生一个异常。
另外，如果想在 try catch的C++异常中捕获系统异常，必须让C++支持SEH异常处理。设置方法： Vc-〉项目属性-->配置属性-->c/C++-->代码生成-->启用C++异常，选中"是，但有SEH异常(/EHa)"。
4. TopLevelEH
顶层异常处理，这个其实是利用SEH实现的。在最顶层的SEH中，可以注册一个顶层异常处理器。虽然他是基于SEH实现的，但是它可以处理所有线程抛出的异常。
当SEH都处理不了该异常，在最顶层的SEH中就会检查是否注册了顶层异常处理，如果注册了，则执行顶层异常处理。
注意：如果该进程正在调试状态，顶层异常处理会被忽略，不会被执行。
顶层异常处理函数也可以返回三个值：EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH、EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER、EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION。
返回EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION时，和SEH一样。
返回EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER时，则直接杀死该进程。
返回EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH时，会查注册表，检查是否存在实时调试器。注册表路径：KLM\software\microsoft\windows nt\currentvsrsion\aedebug。如果Auto==1，Debugger!=NULL则根据Debugger中指示的参数启动实时调试器，让调试器处理该异常。（如果不存在顶层异常且进程没被调试，也会检查并启动实时调试器）
注册方法：
LONG NTAPI TopLevelExcepFilter( PEXCEPTION_POINTERS pExcepInfo )
{
TCHAR* pTitle = _T("*顶级* 异常处理器");
_tprintf( _T("[EH.Exe] [TOP] in \n") );
LONG nRet = ShowSelectMessageBox(pTitle);
_tprintf( _T("[EH.Exe] [TOP] out \n") );;
return nRet;
}
//注册
SetUnhandledExceptionFilter( &TopLevelExcepFilter );
顶层异常处理通常用来生成程序Dump文件。供开发人员分析。5. 再次交给调试器
如果上述的异常处理机制都没有处理该异常，则调试器会再次接收该异常。
调试器这个时候返回DBG_CONTINUE，则和第一次相同。
返回DBG_EXCEPTION_NOT_HANDLED，则直接杀死该进程。
6. 调用异常端口通知csrss.exe
当上面提到的都没有处理该异常，则调用ExceptionPort通知csrss.exe。csrss.exe的做法是会弹出一个对话框：
这个时候还有一次修复异常并让程序继续运行的机会，就是点击“调试”按钮。其他按钮都很导致异常进程被终止。
终于写完了，为了完成该文，特意写了个小软件。里面包含一个异常产生程序(ExcepHandler)和一个简单调试器(MyDbg)。源码在此：
TestException.rar
(调试器参考了超然兄的代码，特此感谢)
欢迎各位拍砖~
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我看了一下AddVectoredContinueHandler，不支持我的Xp32
 然后在我的Win8 64位上跑的时候，发现是不起效果的，使用AddVectoredContinueHandler注册的Handler不会被执行。 MSDN上也没说明一下  蛋都碎了
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你说FirstSEHer只是exception过滤函数这个观点我不认同。其实FirstSEHer可以做任何事。反而__except内部可以做的事情就受到限制了，因为只有FirstSEHer返回EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER时才会进入__except内。
__try _except __ finally是VC辅助实现的，SEH链的构造和分发过程确实有好多值得学习和借鉴的地方。过段时间打算写一个可以在非VC（gcc、clong等）中使用的SEH框架。 感谢关注 
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不知道为啥Win8上失效了，WIn7好像也不可以
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