Централизованная обработка исключений

Централизованная обработка исключений

Беляев Алексей

Когда приложение перестает работать в офисе у разработчика, найти ошибку и исправить ее не составляет труда. Когда же приложение отказывает у клиента, то трудно найти общий язык с огорченным пользователем, и понять что ты сделал не так...

Введение

Что такое ошибка? Отвечая на этот вопрос кратко, можно сказать, что ошибка – это отклонение от описанного поведения. Для разработчика это означает, что необходимо искать и исправлять причину этого отклонения. Для программиста контроля качества ПО это означает, что необходимо доработать тесты и включить их в базовый цикл тестирования приложения. Для руководства это означает увеличение времени и затрат на разработку продукта.

Ошибки бывают разные, одни воспроизводятся легко, другие трудно. На поиск одних тратится немного времени, на поиск других уходят дни. Основная проблема поиска ошибки зачастую связана с недостатком информации по ее воспроизведению или состоянии приложения в момент возникновения ошибки. Если бы разработчик имел информацию о том, какая строчка программы содержит ошибку, ему не составило бы труда исправить ее.

Единственный способ избежать ошибок в программах – это писать код без ошибок. Но человек не может не делать ошибок, поэтому в любой программе они есть. Единственное, что разработчик может постараться сделать – это минимизировать количество ошибок, а также облегчить их поиск и исправление. В этой статье рассматривается способ, помогающий ускорить поиск и исправление ошибок.

Windows и необработанные исключения

Когда в приложении, работающем под управлением ОС Windows (от 9х до ХР), возникает необработанное исключение, операционная система обрабатывает его, создает dump-файл и записывает в него информацию, анализируя которую можно восстановить состояние приложения и быстро найти ошибку. К информации, которую сохраняет операционная система, относится:

информация о потоках;

информация о загруженных модулях;

информация об исключении;

информация о системе;

информация о памяти.

Всю собранную информацию операционная система предлагает послать в Microsoft для последующего анализа. Учитывая полезность этой информации и выгоду, которую предоставляет владение ей, необходимо на этапе проектирования приложения заложить возможность для сбора информации о приложении во время возникновения исключения для последующего ее анализа. Тогда разработчики будут иметь больше информации для поиска и исправления ошибок.

Каким образом Windows XP определяет, что в приложении произошло необработанное исключение? Ответить на этот вопрос можно, если разобраться с механизмом структурированной обработки исключений (SEH). Все версии Windows, начиная с версии Windows 95 и Windows NT, поддерживают этот механизм обработки исключений, позволяющий операционной системе и приложению тесно взаимодействовать в случае возникновения исключительной ситуации. И если в каком-либо приложении возникает необработанное исключение, операционная система обрабатывает его и завершает приложение.

Получение управления

До сих пор речь шла о механизме обработки исключений, используемом в ОС Windows, и о том, как он используется компиляторами. Реализованный выше простой алгоритм подменяет установленный компилятором обработчик, что позволяет получить управление при возникновении в приложении необработанного исключения. Но алгоритм был рассчитан на однопоточное приложение, а это значительно сужает возможности его использования. Кроме всего прочего, если в приложении возникает необработанное исключение, то установленный Runtime-библиотекой обработчик вызывает функцию UnhandledExceptionFilter, которая также может вызваться операционной системой. Таким образом, функция UnhandledExceptionFilter является ключевой системной функцией, которая обрабатывает все необработанные исключения. Подмена этой функции позволила бы выполнить поставленную задачу.

Поскольку функция UnhandledExceptionFilter может быть вызвана как из обработчика Runtime, так и системой, то изменение ее адреса в таблице импортируемых функций может не решить всей проблемы, поэтому для большей надежности нужно изменить код функции UnhandledExceptionFilter так, что бы сразу после ее вызова управление попадало к нам. К статье прилагается проект ehfilter, в котором реализован класс CatUnhandledExceptionFilter, устанавливающий обработчик необработанных исключений. Объявление класса CatUnhandledExceptionFilter приведено ниже:

class CatUnhandledExceptionFilter { private:  friend LONG myUnhandledExceptionFilter(_EXCEPTION_POINTERS* ExceptionInfo);    UINT_PTR m_oldSystemUnhandledFilter;    LONG UnhandledExceptionFilter(_EXCEPTION_POINTERS* ExceptionInfo); public:  CatUnhandledExceptionFilter();  ~CatUnhandledExceptionFilter();    ool HookUpUnhandledFilter(); };

где

m_oldSystemUnhandledFilter – адрес оригинальной функции UnhandledExceptionFilter.

myUnhandledExceptionFilter – дружественная классу функция-переходник, ее назначение и код будут рассмотрены ниже.

UnhandledExceptionFilter – наш фильтр необработанных исключений

HookUpUnhandledFilter – функция установки нашего фильтра исключений.

Проект ehfilter является обычной DLL, которая должна быть загружена в адресное пространство приложения. Во время загрузки библиотеки в файле main.cpp создается глобальная переменная gFeedBackFilter типа CatUnhandledExceptionFilter. Во время создания этой переменной в конструкторе определяется адрес функции UnhandledExceptionFilter и запоминается в переменной m_oldSystemUnhandledFilter. Когда в библиотеку приходит сообщение DLL_PROCESS_ATTACH, вызывается функция HookUpUnhandledFilter, которая устанавливает наш фильтр необработанных исключений.

Код функции HookUpUnhandledFilter приведен ниже:

bool CatUnhandledExceptionFilter::HookUpUnhandledFilter() {  if (m_oldSystemUnhandledFilter == 0)  return false;    DWORD addr = m_oldSystemUnhandledFilter;  DWORD old = 0;  if (TRUE == VirtualProtect((LPVOID)addr, 5, PAGE_READWRITE, &old))  {  unsigned char *p = (unsigned char*)addr;  *p = 0xE9;  UINT_PTR ehFilter = (UINT_PTR)myUnhandledExceptionFilter;  addr += 5;  ehFilter = ehFilter - addr;  p++;  DWORD *pp = (DWORD*)p;  *pp = ehFilter;  m_oldSystemUnhandledFilter += 5;  VirtualProtect((LPVOID)addr, 5, old, &old);  return true;  }  return false; }

ПРИМЕЧАНИЕ Этот код будет работать только в семействе ОС Windows NT. Дело в том, что 2 верхних гигабайта, где размещены системные библиотеки, в Windows 9х недоступны на запись из пользовательского (user) режима. – прим.ред.

Сначала функция проверяет, был ли найден системный обработчик UnhandledExceptionFilter. Если он не найден, функция возвращает false и завершает свою работу. Затем, поскольку необходимо писать в системную область памяти, изменяются атрибуты доступа к ней, что делает ее доступной для чтений/записи, и записывается инструкция безусловного перехода на функцию-переходник myUnhandledExceptionFilter. Функция-переходник имеет две цели – это вызвать фильтр и вернуть управление системной функции.

Приведенные в примере реализации функций HookUpUnhandledFilter и myUnhandledExceptionFilter являются сильно упрощенными и, конечно, неприменимы в реальной жизни. Мало того, попытка их применения может привести к печальным последствиям. Однако они достаточны для иллюстрации механизма подмены вызова системных функций. В реальности же необходимо дизассемблировать код функции UnhandledExceptionFilter, запоминать его и затем использовать при возврате управления. Но это в значительной мере усложнило бы код и могло скрыть основной его смысл, поэтому я решил оставить эту реализацию для демонстрации самого факта возможности подобных действий.

Заключение

Операционная система Windows предоставляет каждому разработчику уникальную возможность обрабатывать исключения, возникающие в его программах, с помощью механизма Структурированной Обработки Исключений (SEH). Но приложения не полностью используют возможности, предоставляемые этим системным сервисом, и оставляют часть ошибок необработанными. В статье я привел пример того, как получить управление в случае фатальной ошибки приложения, и дал приложению получить управление вместо того, чтобы быть просто выгруженным. Этот метод может дать приложению последний шанс:

сохранить данные;

собрать информацию о состоянии на момент ошибки;

хотя бы извиниться....

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.rsdn.ru/

Централизованная обработка исключений

Беляев Алексей

Когда приложение перестает работать в офисе у разработчика, найти ошибку и исправить ее не составляет труда. Когда же приложение отказывает у клиента, то трудно найти общий язык с огорченным пользователем, и понять что ты сделал не так...

Введение

Что такое ошибка? Отвечая на этот вопрос кратко, можно сказать, что ошибка – это отклонение от описанного поведения. Для разработчика это означает, что необходимо искать и исправлять причину этого отклонения. Для программиста контроля качества ПО это означает, что необходимо доработать тесты и включить их в базовый цикл тестирования приложения. Для руководства это означает увеличение времени и затрат на разработку продукта.

Ошибки бывают разные, одни воспроизводятся легко, другие трудно. На поиск одних тратится немного времени, на поиск других уходят дни. Основная проблема поиска ошибки зачастую связана с недостатком информации по ее воспроизведению или состоянии приложения в момент возникновения ошибки. Если бы разработчик имел информацию о том, какая строчка программы содержит ошибку, ему не составило бы труда исправить ее.

Единственный способ избежать ошибок в программах – это писать код без ошибок. Но человек не может не делать ошибок, поэтому в любой программе они есть. Единственное, что разработчик может постараться сделать – это минимизировать количество ошибок, а также облегчить их поиск и исправление. В этой статье рассматривается способ, помогающий ускорить поиск и исправление ошибок.