c++ - 异常是如何在幕后实现的？

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几乎每个人都在使用它们，但包括我在内的许多人都认为它们只是工作是理所当然的。

我正在寻找高质量的 Material 。我使用的语言是:Java、C、C#、Python、C++，所以这些是我最感兴趣的。

现在，C++ 可能是一个很好的起点，因为您可以用该语言抛出任何东西。

此外，C 接近装配。如何使用纯 C 结构而不使用汇编来模拟异常？

最后，听说谷歌员工出于速度的考虑，不会对某些项目使用异常。这只是谣言吗？没有他们，任何实质性的事情怎么可能完成？

谢谢你。

Answer 1

异常只是高级非本地流控制构造的更一般情况的一个特定示例。其他例子是:

通知(异常的概括，最初来自一些旧的 Lisp 对象系统，现在在 CommonLisp 和 Ioke 中实现)，

延续(一种更结构化的 GOTO 形式，在高级、高阶语言中很流行)，

协程(子程序的泛化，尤其在 Lua 中流行)，

生成器 à la Python(本质上是一种受限形式的协程)，

纤维(合作轻量线)当然还有已经提到的

GOTO .

(我确定还有很多我错过了。)

这些结构的一个有趣特性是它们在表达能力上大致相当:如果你有一个，你可以很容易地构建所有其他的。

因此，如何最好地实现异常取决于您有哪些其他可用的结构:

每个 CPU 都有 GOTO ，因此，如果必须，您始终可以退回到那个位置。

C有setjmp/longjmp它们基本上是 MacGyver 的延续(由胶带和牙签制成，不是真正的东西，但如果你没有更好的东西，至少可以让你摆脱眼前的麻烦)。

JVM 和 CLI 有它们自己的异常，这意味着如果您的语言的异常语义与 Java 的/C# 匹配，那么您就可以自由自在(但如果不是，那么您就完蛋了)。

Parrot VM 作为异常(exception)和延续。

Windows 有自己的异常处理框架，语言实现者可以使用该框架在上面构建自己的异常。

一个非常有趣的用例，无论是异常的使用还是异常的实现都是 Microsoft Live Lab 的 Volta Project。 (现已不复存在。)Volta 的目标是通过按一下按钮为 Web 应用程序提供架构重构。因此，您只需放置一些 [Browser] 就可以将您的一层 Web 应用程序变成两层或三层应用程序。或 [DB] .NET 代码上的属性，然后代码会自动在客户端或数据库中运行。为了做到这一点，.NET 代码显然必须转换为 JavaScript 源代码。

现在，您可以只用 JavaScript 编写一个完整的 VM，并在未修改的情况下运行字节码。 (基本上，将 CLR 从 C++ 移植到 JavaScript。)实际上有一些项目这样做(例如 HotRuby VM)，但这既低效又与其他 JavaScript 代码互操作性不强。

因此，相反，他们编写了一个编译器，将 CIL 字节码编译为 JavaScript 源代码。但是，JavaScript 缺少 .NET 具有的某些功能(生成器、线程以及两个异常模型不是 100% 兼容的)，更重要的是它缺少编译器编写者喜欢的某些功能(GOTO 或延续)并且可能用于实现上述缺失的功能。

但是，JavaScript 确实有异常(exception)。因此，他们使用 JavaScript Exceptions 来实现 Volta Continuations，然后他们使用 Volta Continuations 来实现 .NET Exceptions、.NET Generators 甚至 .NET Managed Threads(!!!)

所以，要回答你原来的问题:

How are exceptions implemented under the hood?

具有讽刺意味的是，异常(exception)!至少在这个非常具体的情况下，无论如何。

另一个很好的例子是 Go 邮件列表上的一些异常提议，它们使用 Goroutines(类似于并发协程和 CSP 进程的混合)实现异常。另一个例子是 Haskell，它使用 Monads、惰性求值、尾调用优化和高阶函数来实现异常。一些现代 CPU 还支持用于异常的基本构建块(例如专为 Azul Systems Java Compute Accelerators 设计的 Vega-3 CPU)。