windows核心编程-第一章 对程序错误的处理

第一章-对程序错误的处理

    在开始介绍Microsoft Windows的特性之前，必须首先了解 Wi n d o w s的各个函数是如何进行错误处理的。

当调用一个Wi n d o w s函数时，它首先要检验传递给它的的各个参数的有效性，然后再设法执行任务。如果传递了一个无效参数，或者由于某种原因无法执行这项操作，那么操作系统就会返回一个值，指明该函数在某种程度上运行失败了。表1 - 1列出了大多数Wi n d o w s函数使用的返回值的数据类型。

 

    一个Wi n d o w s函数返回的错误代码对了解该函数为什么会运行失败常常很有用。M i c r o s o f t公司编译了一个所有可能的错误代码的列表，并且为每个错误代码分配了一个3 2位的号码。

从系统内部来讲，当一个Wi n d o w s函数检测到一个错误时，它会使用一个称为线程本地存储器(thread-local storage)的机制，将相应的错误代码号码与调用的线程关联起来(线程本地存储器将在第2 1章中介绍） 。这将使线程能够互相独立地运行，而不会影响各自的错误代码。当函数返回时，它的返回值就能指明一个错误已经发生。若要确定这是个什么错误，请调用G e t L a s t E r r o r函数：

                                                            DWORD GetLastError();

    该函数只返回线程的3 2位错误代码。当你拥有3 2位错误代码的号码时，必须将该号码转换成更有用的某种对象。Wi n E r r o r. h头文件包含了M i c r o s o f t公司定义的错误代码的列表。下面显示了该列表的某些内容，使你能够看到它的大概样子：

     如你所见，每个错误都有3种表示法：一个消息I D（这是你可以在源代码中使用的一个宏，以便与G e t L a s t E r r o r的返回值进行比较） ，消息文本（对错误的英文描述）和一个号码（应该避免使用这个号码，可使用消息I D） 。请记住，这里只显示了Wi n E r r o r. h头文件中的很少一部分内容，整个文件的长度超过2 1 0 0 0行。

    当Wi n d o w s函数运行失败时，应该立即调用G e t L a s t E r r o r函数。如果调用另一个Wi n d o w s函数，它的值很可能被改写。

    注意 G e t L a s t E r r o r能返回线程产生的最后一个错误。如果该线程调用的Wi n d o w s函数运行成功，那么最后一个错误代码就不被改写，并且不指明运行成功。有少数Wi n d o w s函数并不遵循这一规则，它会更改最后的错误代码；但是 Platform SDK文档通常指明，当函数运行成功时，该函数会更改最后的错误代码。

Wi n d o w s 9 8 许多Windows 98的函数实际上是用M i c r o s o f t公司的1 6位Windows 3.1产品产生的1 6位代码来实现的。这种比较老的代码并不通过G e t L a s t E r r o r之类的函数来报告错误，而且M i c r o s o f t公司并没有在Windows 98中修改1 6位代码，以支持这种错误处理方式。对于我们来说，这意味着Windows 98中的许多Wi n 3 2函数在运行失败时不能设置最后的错误代码。该函数将返回一个值，指明运行失败，这样你就能够发现该函数确实已经运行失败，但是你无法确定运行失败的原因。

    有些Wi n d o w s函数之所以能够成功运行，其中有许多原因。例如，创建指明的事件内核对象之所以能够取得成功，是因为你实际上创建了该对象，或者因为已经存在带有相同名字的事件内核对象。你应搞清楚成功的原因。为了将该信息返回，M i c r o s o f t公司选择使用最后错误代码机制。这样，当某些函数运行成功时，就能够通过调用G e t L a d t E r r o r函数来确定其他的一些信息。对于具有这种行为特性的函数来说，Platform SDK文档清楚地说明了G e t L a s t E r r o r函数可以这样使用。请参见该文档，找出C r e a t e E v e n t函数的例子。

    进行调试的时候，监控线程的最后错误代码是非常有用的。 在Microsoft Visual studio 6.0中，M i c r o s o f t的调试程序支持一个非常有用的特性，即可以配置Wa t c h窗口，以便始终都能显示线程的最后错误代码的号码和该错误的英文描述。通过选定Wa t c h窗口中的一行，并键入“@ e r r, h r” ，就能够做到这一点。观察图1 - 1，你会看到已经调用了C r e a t e F i l e函数。该函数返回I N VA L I D _ H A N D L E _ VA L U E（- 1）的H A N D L E，表示它未能打开指定的文件。但是Wa t c h窗口向我们显示最后错误代码（即如果调用G e t L a s t E r r o r函数，该函数返回的错误代码）是0 x 0 0 0 0 0 0 0 2。该Wa t c h窗口又进一步指明错误代码2是指“系统不能找到指定的文件。 ”你会发现它与Wi n E r r o r. h头文件中的错误代码2所指的字符串是相同的。

 

OK,然后我就照着做，但是发现了一个尴尬的事情，我在vs2012上找不大watch窗口，搜索了下，说是在调试->窗口->监视（Debug->Window->Watch）,然后我就去找，但是并没有找到，一开始看到的是这个：

 

额...后来无意中发现了，其实是当你点击运行的时候，那个地方才会出现Watch的选项：

 

然后就是我在vs2012中写了下上面说的那个：

 

然后又在网上找了一些常用技巧：

1.eg: int *p = new int[100];

如果只查看p的话，只能看到一个结果。可以使用：p,n查看n个结果。

 

2.格式化数据和表达式赋值语句.

常用变量格式化符(表达式的值后跟逗号,接格式化符,如”(int)0xFFFF,d”):

d,I:有符号的十进制数.

u  :无符号的十进制数.

o  :无符号的八

x,X:十六进制数.

l,h:d,i,u,o,x,X的长前缀或短前缀.

f  :有符号浮点数.

e  :有符号的科学计数法.

g  :有符号的浮点或有符号的科学计数法,用其中较短的一个.

c  :单字符.

s  :字符串.

su :双字节字符串.

st :双字节字符串或ANSI字符串,取决于AUTOEXP.DAT中的Unicode String设置.

hr :Windows类标记.

wm :Windows消息码.

 

常用内存转储对象的格式化符(用法同变量格式化符):

ma :64个ASCII码字符.

m  :以16进制书写的16字节,后跟16个ASCII字符.

mb :以16进制书写的16字节,后跟16个ASCII字符.

mw :8个字长.

md :4个双精度字.

mq :4个四倍字长的字.

mu :2字节字符(Unicode标准).

#  :将指针扩展到指定的数值数目的内存存储单元上.(#代表一个数字)

 

WATCH窗口允许重新设置数据变量的格式,

如:可用BY,DW表达式来定位指针的偏移量;

可用&和*运算符,且两运算符都可直接操作内存地址;

甚至可用上下说明符明确指定变量的上下文.

总之,所有格式化方法和指定方法在WATCH窗口都有效

 

WATCH窗口是一个完整的表达式求值程序,可以在其中查看任何条件语句.

 

表达式中可用的伪寄存器(可当普通变量进行查看):

@ERR:最后一个错误值,GetLastError API返回相同的值.

@TIB:当前线程的线程信息块.(调试器不能处理”FS:0″格式).

@CLK:时钟寄存器.

@EAX,@EBX,@ECX,@EDX,@ESI,@EDI,@DIP,@ESP,@EBP,@EFL

    :Intel CPU寄存器.

@CS,@DS,@ES,@SS,@FS,@GS

    :Intel CPU段寄存器.

@ST0,@ST1,@ST2,@ST3,@ST4,@ST5,@ST6,@ST7

    :Intel CPU浮点寄存器.

 

3.适时编码

 

许多时候只想对两断点间的执行时间有个大致印象,可用@CLK得出两断点间所需执行时间(包括调试器占用的时间).

需要输入两个@CLK观察符,第一个是@CLK,第二个是@CLK=0.第二个的目的是重新运行时将定时器清0.

时间以微秒为单位,大多数情况下需要格式化为毫秒:”@CLK/1000,d”.

 

4.在WATCH窗口中调用函数

 

大多数情况下用于执行专门编写的校验数据结构,保证数据的相关性的函数.在释放构件中,从未调用过的函数不会被链接,因此不必担

 

心这类函数会对影响发布构件.

如函数没有参数,也要求使用括号”()”,调用时像用普通函数一样传送参数.WATCH右边将显示函数返回值.

这里有些限制:

1.只能在一个单线程上下文中执行函数.如是多线程程序,将函数输入到WATCH窗口中检查结果后应立即从WATCH窗口清除,否则,如调

 

试函数在第二个线程上下文中执行,会立即终止第二个线程的运行.

2.调试函数必须在20秒内执行.如执行过程中出现异常,程序会在调试器中中止.

3.(常识)只对数据验证进行内存读取,如有问题,调用OutputDebugString类的函数.如更改内存或调用API函数—-尽管这是可能的,但

 

无法预知可能会发生什么.

只要在WATCH窗口中重新计算表达式,已输入WATCH窗口的调试函数就会执行:

.程序处于运行状态并触发某一断点时.

.单步调试某一代码行或某一指令时.

.在WATCH窗口左边编辑完成调试函数的文本并按下回车时.

.在运行程序时出现异常情况,并让你返回调试器中时.

使用调试函数的建议:输入调试函数并查看值后,立即从WATCH窗口清除;只为最关键的数据结构编写调试函数;不要更改个别结构的转

 

储内像.

 

5.自动扩展自己的类型

 

常见的自动扩展是RECT,输入RECT型的变量后直接显示其中的某些数据成员的值.

自定义类型扩展时,只需将自己的类型入口加入<VS Common>\MSDev98\Bin目录的AUTOEXP.DAT文件中.

例:

扩展CreateProcess()所用到的PROCESS_INFORMATION结构

（1）.检查调试器将该类型识别为什么.将PROCESS_INFORMATION变量输入WATCH窗口,右击变量,选择Properties,在这里它被标注为

 

_PROCESS_INFORMATION类型.

（2）.打开AUTOEXP.DAT文本文件,加入扩展入口.语法如下:

Type=[text]<member[format]>

本例中要查看hProcess和hThread值,故输入:

_PROCESS_INFORMATION=hProcess=<hProcess,X> hThread=<hThread,X>

其中X表示以16进制查看.有个特殊的格式化符<,t>,用于通知调试器输入最易派生类型的类型名.如B派生至A,只有B有自动扩展规则,

 

则B的自动扩展将会是后面跟随着类A的自动扩展规则的类型名B.

 

6.Set Next Statement命令

 

可以在调试时从菜单运行,但也可在WATCH窗口中直接设置EIP寄存器—-小心,可能很容易摧毁程序.在最优化的释放构件中,最安全的

 

方法是在Disassembly窗口中使用该命令.如代码在堆栈上创建了临时变量,更要多加小心.

最常用的情况是:在出问题的函数前设置一个断点,检查进入的参数,单步调试整个函数;如问题不是重复的,使用Set Next Statement

 

设置返回到断点的执行点,并更改参数.这样可在一个调试会话中测试多个假设,节省测试时间,但它不能用于所有场合,因为函数执行

 

会破坏其状态.另一个常用地点是测试时填充数据结构,如表和数组,可用它输入额外的数据并查看代码如何处理–当某些数据条件难于复制时更为方便.

    Visual studio还配有一个小的实用程序，称为Error Lookup。可以使用Error Lookup

将错误代码的号码转换成相应文本描述（见图1 - 2） 。如果在编写的应用程序中发现一个错误，可能想要向用户显示该错误的文本描述。Wi n d o w s提供了一个函数，可以将错误代码转换成它的文本描述。该函数称为F o r m a t -M e s s a g e，显示如下：

    F o r m a t M e s s a g e函数的功能实际上是非常丰富的，在创建向用户显示的字符串信息时，它是首选函数。该函数之所以有这样大的作用，原因之一是它很容易用多种语言进行操作。该函数能够检测出用户首选的语言（在Regional Settings Control Panel小应用程序中设定） ，并返回相应的文本。当然，首先必须自己转换字符串，然后将已转换的消息表资源嵌入你的. e x e文件或D L L模块中，然后该函数会选定正确的嵌入对象。E r r o r S h o w示例应用程序（本章后面将加以介绍）展示了如何调用该函数，以便将M i c r o s o f t公司定义的错误代码转换成它的文本描述。

    有些人常常问我，M i c r o s o f t公司是否建立了一个主控列表，以显示每个Wi n d o w s函数可能返回的所有错误代码。可惜，回答是没有这样的列表，而且M i c r o s o f t公司将永远不会建立这样的一个列表。因为在创建系统的新版本时，建立和维护该列表实在太困难了。建立这样一个列表存在的问题是，你可以调用一个Wi n d o w s函数，但是该函数能够在内部调用另一个函数，而这另一个函数又可以调用另一个函数，如此类推。由于各种不同的原因，这些函数中的任何一个函数都可能运行失败。有时，当一个函数运行失败时，较高级的函数对它进行恢复，并且仍然可以执行你想执行的操作。为了创建该主控列表，M i c r o s o f t公司必须跟踪每个函数的运行路径，并建立所有可能的错误代码的列表。这项工作很困难。而且，当创建系统的新版本时，这些函数的运行路径还会改变。

1.1 定义自己的错误代码

前面已经说明 Wi n d o w s函数是如何向函数的调用者指明发生的错误，你也能够将该机制用于自己的函数。比如说，你编写了一个希望其他人调用的函数，你的函数可能因为这样或那样的原因而运行失败，你必须向函数的调用者说明它已经运行失败。

若要指明函数运行失败，只需要设定线程的最后的错误代码，然后让你的函数返回FA L S E、I N VA L I D _ H A N D L E _ VA L U E、N U L L或者返回任何合适的信息。若要设定线程的最后错误代码，只需调用下面的代码：

 

请将你认为合适的任何 3 2位号码传递给该函数。尝试使用Wi n E r r o r. h中已经存在的代码，图1-2 Error Lookup窗口只要该代码能够正确地指明想要报告的错误即可。如果你认为Wi n E r r o r. h中的任何代码都不能正确地反映该错误的性质，那么可以创建你自己的代码。错误代码是个3 2位的数字，划分成表

1-2 所示的各个域。

表1-2 错误代码的域

 

这些域将在第2 4章中详细讲述。现在，需要知道的重要域是第2 9位。M i c r o s o f t公司规定，他们建立的所有错误代码的这个信息位均使用0。如果创建自己的错误代码，必须使2 9位为1。这样，就可以确保你的错误代码与M i c r o s o f t公司目前或者将来定义的错误代码不会发生冲突。

来一个自定义的例子：SetLastError((1<<29) + (1<<30) * 0 + 1);

1.2 ErrorShow示例应用程序

    E r r o r S h o w应用程序“01 ErrorShow. e x e”(在清单1 - 1中列出)展示了如何获取错误代码的文本描述的方法。该应用程序的源代码和资源文件位于本书所附光盘上的 0 1 - E r r o r S h o w目录下。一般来说，该应用程序用于显示调试程序的 Wa t c h窗口和Error Lookup程序是如何运行的。当启动该程序时，就会出现

如图1 - 3所示的窗口。

 

可以将任何错误代码键入该编辑控件。当单击 Look up按钮时，在底部的滚动窗口中就会显示该错误的文本描述。该应用程序唯一令人感兴趣的特性是如何调用F o r m a t M e s s a g e函数。下面是使用该函数的方法：

 

    第一个代码行用于从编辑控件中检索错误代码的号码。然后，建立一个内存块的句柄并将它初始化为N U L L。F o r m a t M e s s a g e函数在内部对内存块进行分配，并将它的句柄返回给我们。当调用F o r m a t M e s s a g e函数时，传递了F O R M AT _ M E S S A G E _ F R O M _ S Y S T E M标志。该标志告诉F o r m a t M e s s a g e函数，我们想要系统定义的错误代码的字符串。还传递了 F O R M AT _M E S S A G E _ A L L O C AT E _ B U F F E R标志，告诉该函数为错误代码的文本描述分配足够大的内存块。该内存块的句柄将在h l o c a l变量中返回。第三个参数指明想要查找的错误代码的号码，第四个参数指明想要文本描述使用什么语言。

    如果F o r m a t M e s s a g e函数运行成功，那么错误代码的文本描述就位于内存块中，将它拷贝到对话框底部的滚动窗口中。如果F o r m a t M e s s a g e函数运行失败，设法查看N e t M s g . d l l模块中的消息代码，以了解该错误是否与网络有关。使用 N e t M s g . d l l模块的句柄，再次调用F o r m a t M e s s a g e函数。你会看到，每个D L L（或. e x e）都有它自己的一组错误代码，可以使用Message Compiler（M C . e x e）将这组错误代码添加给该模块，并将一个资源添加给该模块。这就是Visual Studio的Error Lookup工具允许你用M o d u l e s对话框进行的操作。