Программа-пример Summation
Эта программа, "16 Summation.exe" (см. листинг на рис. 16-6), демонстрирует использование фильтров и обработчиков исключений для корректного восстановления после переполнения стека. Файлы исходного кода и ресурсов этой программы находятся в каталоге l6-Summation на компакт-диске, прилагаемом к книге. Возможно, Вам придется сначала прочесть главы по SEH, чтобы понять, как работает эта программа. Она суммирует числа от 0 до x, где x - число, введенное пользователем. Конечно, проще было бы написать функцию с именем Sum, которая вычисляла бы по формуле:
Sum = (x * (x + 1)) / 2;
Но для этого примера я сделал функцию Sum рекурсивной, чтобы она использовала большое стековое пространство.
При запуске программы появляется диалоговое окно, показанное ниже.
В этом окне Вы вводите число и щелкаете кнопку Calculate. Программа создает поток, единственная обязанность которого - сложить все числа от 0 до x. Пока он выполняется, первичный поток программы, вызвав WaitForSingleOhject, просит систему не выделять ему процессорное время. Когда новый поток завершается, система вновь выделяет процессорное время первичному потоку. Тот выясняет сумму, получая код завершения нового потока вызовом GetExitCodeThread, и — это очень важно — закрывает свой описатель нового потока, так что система может уничтожить объект ядра "поток", и утечки ресурсов не произойдет.
Далее первичный поток проверяет код завершения суммирующего потока. Если он равен UINT_MAX, значит, произошла ошибка: суммирующий поток переполнил стек при подсчете суммы; тогда первичный поток выведет окно с соответствующим сообщением. Если же код завершения отличен от UINT_MAX, суммирующий поток отработал успешно; код завершения и есть искомая сумма. Б этом случае первичный поток просто отображает результат суммирования в диалоговом окне.
Теперь обратимся к суммирующему потоку, Его функция — SumThreadFunc. При создании этого потока первичный поток передает ему в единственном параметре pvParam количество целых чисел, которые следует просуммировать.
Затем его функция инициализирует переменную uSum значением UINT_MAX, т.e. изначально предполагается, что работа функции не завершится успехом. Далее SumThreadFunc активизирует SEH так, чтобы перехватывать любое исключение, возникающее при выполнении потока. После чего для вычисления суммы вызывается рекурсивная функция Sum.
Если сумма успешно вычислена, SumThreadFunc просто возвращает значение переменной uSum, оно и будет кодом завершения потока. Но, если при выполнении Sum возникает исключение, система сразу оценивает выражение в фильтре исключений. Иначе говоря, система вызывает FilterFunc, передавая ей код исключения. R случае переполнения стека этим кодом будет EXCEPTION_STACK_OVERFLOW. Чтобы увидеть, как программа обрабатывает исключение, вызванное переполнением стека, дайте ей просуммировать числа от 0 до 44000.
Моя функция FilterFunc очень проста. Сначала она проверяет, произошло ли исключение, связанное с переполнением стека. Если нет, возвращает EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH, а если да — EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER. Это подсказывает системе, что фильтр готов к обработке этого исключения и что надо выполнить код в блоке except. В данном случае обработчик исключения ничего особенного не делает, просто закрывая поток с кодом завершения UINT_MAX. Родительский поток, получив это специальное значение, выводит пользователю сообщение с предупреждением.
И последнее, что хотелось бы обсудить; почему я выделил функцию Sum в отдельный поток вместо того, чтобы просто создать SEH-фрейм в первичном потоке и вызывать Sum из его блока try. На то есть три причины.
Во-первых, всякий раз, когда создается поток, он получает стек размером 1 Мб. Если бы я вызывал Sum из первичного потока, часть стекового пространства уже была бы занята, и функция не смогла бы использовать весь объем стека. Согласен, моя программа очень проста и, может быть, не займет слишком большое стековое пространство. А если программа посложнее? Легко представить ситуацию, когда Sum подсчитывает сумму целых чисел от 0 до 1000 и стек вдруг оказывается чем-то занят, — тогда его переполнение произойдет, скажем, еще при вычислении суммы от 0 до 750.
Таким образом, работа функции Sum будет надежнее, если предоставить ей полный стек, не используемый другим кодом.
Вторая причина в том, что поток уведомляется об исключении "переполнение стека" лишь однажды. Если бы я вызывал Sum из первичного потока и произошло бы переполнение стека, то это исключение было бы перехвачено и корректно обработано. Но к тому моменту физическая память была бы передана под все зарезервированное адресное пространство стека, и в нем уже не осталось бы страниц с флагом защиты. Начни пользователь новое суммирование, и функция Sum переполнила бы стек, а соответствующее исключение не было бы возбуждено. Вместо этого возникло бы исключение "нарушение доступа", и корректно обработать эту ситуацию уже не удалось бы.
И последнее, почему я использую отдельный поток: физическую память, отведенную под его стек, можно освободить. Рассмотрим такой сценарий: пользователь просит функцию Sum вычислить сумму целых чисел от 0 до 30 000. Это требует передачи региону стека весьма ощутимого объема памяти. Затем пользователь проводит несколько операций суммирования — максимум до 5000. И окажется, что стеку передан порядочный объем памяти, который больше не используется. А ведь эта физическая память выделяется из страничною файла. Так что лучше бы освободить её и вернуть системе. И поскольку программа завершает поток SumThreadFunc, система автоматически освобождает физическую память, переданную региону стека.
