mingw32 exception在sjlj与dwarf差别-反汇编分析
sjlj (setjump/longjump)与dwarf-2为mingw32两种异常处理模型的实现。sjlj有着开销，而随linux发行的mingw32开发库包都是用sjlj版编译的，而Qt却采用dwarf-2版，那么两者之间有多少差异，本文就这问题对两版的异常代码的反汇编进行分析比较。
我使用mingw-w65-i686-810的sjlj与dwarf-2两个版本对下面异常代码编译。
__attribute__((dllimport)) int dllfunc();
int main()
{
dllfunc();
//_create_locale(LC_ALL, "C");
printf("abc");
//return 0; try
{
try
{
throw std::exception();
}
catch(std::exception&)
{
std::rethrow_exception(std::current_exception());
} }
catch(int)
{ }
catch(std::exception& e)
{
std::cout << e.what() << std::endl;
}
catch(...)
{
std::cout << "unknown" << std::endl;
}
return ;
}
代码逻辑：
两层 try/catch，
1. 里层 try/catch
1.1 try块， throw 异常
1.2 catch块， rethrow
2. 外层 try/catch
2.1 有三catch分支。
开刷前，先定义一下。
如果将 try/catch 去除 c++语言特性后，基本就是一种由c++库还有c++编译器共同管理的 goto。
throw相当于goto， catch相当于label（一种以类型区分的）。
那么c++编译器与c++库为我们提供了什么样的管理呢？
c++编译器
0. 利用c++支持对象析构进行try块保护。
1. 将 throw 关键字生成汇编 call __cxa_throw，调用 c++库的函数。
2. 为每个catch块生成代码片断，只能通过jmp跳转进来。
2.1 开头 call __cxa_begin_catch。
2.2 结尾 call __cxa_end_catch。
2.3 最后跳出到 try/catch块逻辑代码的下条执行指令。
3. 为同一try/catch块的所有catch块产生分支控制代码。
4. 为try块的析构代码产生跳转入口。
5. 为每一层try/catch块生成 uncaught 代码块，调用 _Unwind_Resume。
c++库：
1. __cxa_throw，马上_Unwind_RaiseException。跳转到当前最里面一层 try/catch的支路控制代码片断。
2. _Unwind_Resume，向上继续展开。
3. std::rethrow_exception，调用 __gcclibcxx_demangle_callback，
3.1 要么有 catch可达跳回到原来代码的控制流，直接离开std::rethrow_exception的调用上下文。
3.2 要么从__gcclibcxx_demangle_callback返回，执行terminate结束进程。
sjlj 版的反汇编代码比 dwarf-2 版的多了50行。
先来看dwarf-2的反汇编代码
<+>: lea 0x4(%esp),%ecx
<+>: and $0xfffffff0,%esp
<+>: pushl -0x4(%ecx)
<+>: push %ebp
<+>: mov %esp,%ebp
<+>: push %esi
<+>: push %ebx
<+>: push %ecx
<+>: sub $0x2c,%esp
<+>: call 0x401890 <__main>
<+>: mov 0x4071a4,%eax
<+>: call *%eax
<+>: movl $0x404045,(%esp)
<+>: call 0x4027c4 <printf>
<+>: movl $0x4,(%esp)
<+>: call 0x4017ac <__cxa_allocate_exception>
<+>: mov %eax,%ebx
<+>: mov %ebx,%ecx
<+>: call 0x402890 <std::exception::exception()>
<+>: movl $0x4017d4,0x8(%esp)
<+>: movl $0x4042a8,0x4(%esp)
<+>: mov %ebx,(%esp)
<+>: call 0x401794 <__cxa_throw>
<+>: mov $0x0,%eax
<+>: jmp 0x401723 <main()+>
<+>: mov %edx,%ecx
<+>: cmp $0x2,%ecx
<+>: je 0x40162b <main()+>
<+>: jmp 0x401663 <main()+>
<+>: mov %eax,(%esp)
<+>: call 0x4017a4 <__cxa_begin_catch>
<+>: mov %eax,-0x1c(%ebp)
<+>: lea -0x28(%ebp),%eax
<+>: mov %eax,(%esp)
<+>: call 0x4017cc <_ZSt17current_exceptionv>
<+>: lea -0x28(%ebp),%eax
<+>: mov %eax,(%esp)
<+>: call 0x4017c4 <_ZSt17rethrow_exceptionNSt15__exception_ptr13exception_ptrE>
<+>: mov %eax,%esi
<+>: mov %edx,%ebx
<+>: lea -0x28(%ebp),%eax
<+>: mov %eax,%ecx
<+>: call 0x4017ec <_ZNSt15__exception_ptr13exception_ptrD1Ev>
<+>: call 0x40179c <__cxa_end_catch>
<+>: mov %esi,%eax
<+>: mov %ebx,%edx
<+>: cmp $0x1,%edx
<+>: je 0x40166f <main()+>
<+>: cmp $0x2,%edx
<+>: je 0x401683 <main()+>
<+>: jmp 0x4016ca <main()+>
<+>: mov %eax,(%esp)
<+>: call 0x4017a4 <__cxa_begin_catch>
<+>: mov (%eax),%eax
<+>: mov %eax,-0x24(%ebp)
<+>: call 0x40179c <__cxa_end_catch>
<+>: jmp 0x401618 <main()+>
<+>: mov %eax,(%esp)
<+>: call 0x4017a4 <__cxa_begin_catch>
<+>: mov %eax,-0x20(%ebp)
<+>: mov -0x20(%ebp),%eax
<+>: mov (%eax),%eax
<+>: add $0x8,%eax
<+>: mov (%eax),%eax
<+>: mov -0x20(%ebp),%edx
<+>: mov %edx,%ecx
<+>: call *%eax
<+>: mov %eax,0x4(%esp)
<+>: movl $0x6ff07a00,(%esp)
<+>: call 0x4017b4 <_ZStlsISt11char_traitsIcEERSt13basic_ostreamIcT_ES5_PKc>
<+>: movl $0x4017bc,(%esp)
<+>: mov %eax,%ecx
<+>: call 0x4017f4 <_ZNSolsEPFRSoS_E>
<+>: sub $0x4,%esp
<+>: call 0x40179c <__cxa_end_catch>
<+>: jmp 0x401618 <main()+>
<+>: mov %eax,(%esp)
<+>: call 0x4017a4 <__cxa_begin_catch>
<+>: movl $0x404049,0x4(%esp)
<+>: movl $0x6ff07a00,(%esp)
<+>: call 0x4017b4 <_ZStlsISt11char_traitsIcEERSt13basic_ostreamIcT_ES5_PKc>
<+>: movl $0x4017bc,(%esp)
<+>: mov %eax,%ecx
<+>: call 0x4017f4 <_ZNSolsEPFRSoS_E>
<+>: sub $0x4,%esp
<+>: call 0x40179c <__cxa_end_catch>
<+>: jmp 0x401618 <main()+>
<+>: mov %eax,%ebx
<+>: call 0x40179c <__cxa_end_catch>
<+>: mov %ebx,%eax
<+>: mov %eax,(%esp)
<+>: call 0x402770 <_Unwind_Resume>
<+>: mov %eax,%ebx
<+>: call 0x40179c <__cxa_end_catch>
<+>: mov %ebx,%eax
<+>: mov %eax,(%esp)
<+>: call 0x402770 <_Unwind_Resume>
<+>: lea -0xc(%ebp),%esp
<+>: pop %ecx
<+>: pop %ebx
<+>: pop %esi
<+>: pop %ebp
<+>: lea -0x4(%ecx),%esp
<+>: ret
我们的主要代码逻辑只有20-30条指令
当 throw时，__cxa_throw函数是不会返回的， 如同goto最后是跳转到他处，若被本层catch处理完才会跳转回来<+88>。
然后看c++编译器为我们生成的异常代码 。
对于没有发生异常时，代码执行路径基本不会去涉及到异常代码支路，开销几近为0，只是代码量增大。
下面来看 sjlj 版的汇编代码，
function main():
<+>: lea 0x4(%esp),%ecx
<+>: and $0xfffffff0,%esp
<+>: pushl -0x4(%ecx)
<+>: push %ebp
<+>: mov %esp,%ebp
<+>: push %edi
<+>: push %esi
<+>: push %ebx
<+>: push %ecx
<+>: sub $0x68,%esp
<+>: movl $0x4017ac,-0x44(%ebp)
<+>: movl $0x402958,-0x40(%ebp)
<+>: lea -0x3c(%ebp),%eax
<+>: lea -0x18(%ebp),%ebx
<+>: mov %ebx,(%eax)
<+>: mov $0x4015b4,%edx
<+>: mov %edx,0x4(%eax)
<+>: mov %esp,0x8(%eax)
<+>: lea -0x5c(%ebp),%eax
<+>: mov %eax,(%esp)
<+>: call 0x402790 <_Unwind_SjLj_Register>
<+>: call 0x4018b0 <__main>
<+>: mov 0x406194,%eax
<+>: movl $0xffffffff,-0x58(%ebp)
<+>: call *%eax
<+>: movl $0x404001,(%esp)
<+>: call 0x4027e4 <printf>
<+>: movl $0x4,(%esp)
<+>: call 0x4017cc <__cxa_allocate_exception>
<+>: mov %eax,-0x60(%ebp)
<+>: mov %eax,%ecx
<+>: call 0x4028b0 <std::exception::exception()>
<+>: movl $0x4017f4,0x8(%esp)
<+>: movl $0x404264,0x4(%esp)
<+>: mov -0x60(%ebp),%eax
<+>: mov %eax,(%esp)
<+>: movl $0x1,-0x58(%ebp)
<+>: call 0x4017b4 <__cxa_throw>
<+>: mov $0x0,%eax
<+>: mov %eax,-0x60(%ebp)
<+>: jmp 0x401733 <main()+>
<+>: lea 0x18(%ebp),%ebp
<+>: mov -0x54(%ebp),%edx
<+>: mov -0x50(%ebp),%ecx
<+>: mov -0x58(%ebp),%eax
<+>: test %eax,%eax
<+>: je 0x4015e6 <main()+>
<+>: sub $0x1,%eax
<+>: test %eax,%eax
<+>: je 0x40161b <main()+>
<+>: sub $0x1,%eax
<+>: test %eax,%eax
<+>: je 0x4016f8 <main()+>
<+>: sub $0x1,%eax
<+>: test %eax,%eax
<+>: je 0x401712 <main()+>
<+>: sub $0x1,%eax
<+>: ud2
<+>: mov %edx,%eax
<+>: mov %ecx,%edx
<+>: mov %edx,%ecx
<+>: cmp $0x2,%ecx
<+>: je 0x4015f3 <main()+>
<+>: jmp 0x401642 <main()+>
<+>: mov %eax,(%esp)
<+>: call 0x4017c4 <__cxa_begin_catch>
<+>: mov %eax,-0x1c(%ebp)
<+>: lea -0x28(%ebp),%eax
<+>: mov %eax,(%esp)
<+>: call 0x4017ec <_ZSt17current_exceptionv>
<+>: lea -0x28(%ebp),%eax
<+>: mov %eax,(%esp)
<+>: movl $0x2,-0x58(%ebp)
<+>: call 0x4017e4 <_ZSt17rethrow_exceptionNSt15__exception_ptr13exception_ptrE>
<+>: mov %edx,-0x60(%ebp)
<+>: mov %ecx,-0x64(%ebp)
<+>: lea -0x28(%ebp),%eax
<+>: mov %eax,%ecx
<+>: call 0x40180c <_ZNSt15__exception_ptr13exception_ptrD1Ev>
<+>: mov -0x60(%ebp),%eax
<+>: mov %eax,-0x60(%ebp)
<+>: mov -0x64(%ebp),%esi
<+>: mov %esi,-0x64(%ebp)
<+>: call 0x4017bc <__cxa_end_catch>
<+>: mov -0x60(%ebp),%eax
<+>: mov -0x64(%ebp),%edx
<+>: cmp $0x1,%edx
<+>: je 0x40164e <main()+>
<+>: cmp $0x2,%edx
<+>: je 0x401665 <main()+>
<+>: jmp 0x4016b3 <main()+>
<+>: mov %eax,(%esp)
<+>: call 0x4017c4 <__cxa_begin_catch>
<+>: mov (%eax),%eax
<+>: mov %eax,-0x20(%ebp)
<+>: call 0x4017bc <__cxa_end_catch>
<+>: jmp 0x4015a7 <main()+>
<+>: mov %eax,(%esp)
<+>: call 0x4017c4 <__cxa_begin_catch>
<+>: mov %eax,-0x24(%ebp)
<+>: mov -0x24(%ebp),%eax
<+>: mov (%eax),%eax
<+>: add $0x8,%eax
<+>: mov (%eax),%eax
<+>: mov -0x24(%ebp),%edx
<+>: mov %edx,%ecx
<+>: call *%eax
<+>: mov %eax,0x4(%esp)
<+>: movl $0x6ff29a00,(%esp)
<+>: movl $0x3,-0x58(%ebp)
<+>: call 0x4017d4 <_ZStlsISt11char_traitsIcEERSt13basic_ostreamIcT_ES5_PKc>
<+>: movl $0x4017dc,(%esp)
<+>: mov %eax,%ecx
<+>: call 0x401814 <_ZNSolsEPFRSoS_E>
<+>: sub $0x4,%esp
<+>: call 0x4017bc <__cxa_end_catch>
<+>: jmp 0x4015a7 <main()+>
<+>: mov %eax,(%esp)
<+>: call 0x4017c4 <__cxa_begin_catch>
<+>: movl $0x404005,0x4(%esp)
<+>: movl $0x6ff29a00,(%esp)
<+>: movl $0x4,-0x58(%ebp)
<+>: call 0x4017d4 <_ZStlsISt11char_traitsIcEERSt13basic_ostreamIcT_ES5_PKc>
<+>: movl $0x4017dc,(%esp)
<+>: mov %eax,%ecx
<+>: call 0x401814 <_ZNSolsEPFRSoS_E>
<+>: sub $0x4,%esp
<+>: movl $0xffffffff,-0x58(%ebp)
<+>: call 0x4017bc <__cxa_end_catch>
<+>: jmp 0x4015a7 <main()+>
<+>: mov %edx,-0x60(%ebp)
<+>: call 0x4017bc <__cxa_end_catch>
<+>: mov -0x60(%ebp),%eax
<+>: mov %eax,(%esp)
<+>: movl $0xffffffff,-0x58(%ebp)
<+>: call 0x402788 <_Unwind_SjLj_Resume>
<+>: mov %edx,-0x60(%ebp)
<+>: movl $0x0,-0x58(%ebp)
<+>: call 0x4017bc <__cxa_end_catch>
<+>: mov -0x60(%ebp),%eax
<+>: mov %eax,(%esp)
<+>: movl $0xffffffff,-0x58(%ebp)
<+>: call 0x402788 <_Unwind_SjLj_Resume>
<+>: lea -0x5c(%ebp),%eax
<+>: mov %eax,(%esp)
<+>: call 0x402780 <_Unwind_SjLj_Unregister>
<+>: mov -0x60(%ebp),%eax
<+>: lea -0x10(%ebp),%esp
<+>: pop %ecx
<+>: pop %ebx
<+>: pop %esi
<+>: pop %edi
<+>: pop %ebp
<+>: lea -0x4(%ecx),%esp
<+>: ret
下面的分析只列出不同的地方
支路控制代码：
可以看出，支路选路控制指令多而且复杂，还有就是跳转多。
最后是函数结束前。
可以看出在 sjlj 版本中，即使代码不发生异常，函数在进入与离开时都要为登记维护付出一此成本，当涉及异常代码时，支路选路控制更加复杂更多跳转。这里有一个成本比例，你的函数逻辑简单，上面的开销比重就越大，如果是频繁调用的轻量函数就要考虑不用exception这样的error handle。
还有就是当发生异常时，需要交给c++库去管理，不同异常处理模型的实现，有着不同的开销，本文并没有涉及到。只是单纯从c++库以外的代码进行分析，也足够看出他们之间有着一定的差别。
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