docs/exceptions

   1              Exception Implementation in the Mono Runtime
   2                  Dietmar Maurer (dietmar@ximian.com)
   3                         (C) 2001 Ximian, Inc.
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   5 Exception implementation (jit):
   6 ===============================
   7
   8 Stack unwinding:
   9 ================
  10
  11 We record the code address (start_address, size) of all methods. That way it is
  12 possible to map an instruction pointer (IP) to the method information needed
  13 for unwinding the stack:
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  15 We also save a Last Managed Frame (LMF) structure at each call from managed to
  16 unmanaged code. That way we can recover from exceptions inside unmanaged code.
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  18 void handle_exception ((struct sigcontext *ctx, gpointer obj)
  19 {
  20         if (ctx->bp < mono_end_of_stack) {
  21                 /* unhandled exception */
  22                 abort ();
  23         }
  24
  25         info = mono_jit_info_table_find (mono_jit_info_table, ctx->ip);
  26
  27         if (info) { // we are inside managed code
  28
  29                 if (ch =  find_catch_handler ())
  30                         execute_catch_handler (ch, ctx, obj);
  31
  32                 execute_all_finally_handler ();
  33
  34                 // restore register, including IP and Frame pointer
  35                 ctx = restore_caller_saved_registers_from_ctx (ji, ctx);
  36
  37                 // continue unwinding
  38                 handle_exception (ctx, obj);
  39
  40         } else {
  41
  42                 lmf = get_last_managed_frame ();
  43
  44                 // restore register, including IP and Frame pointer
  45                 ctx = restore_caller_saved_registers_from_lmf (ji, lmf);
  46
  47                 // continue unwinding
  48                 handle_exception (ctx, obj);
  49         }
  50 }
  51
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  53 Code generation:
  54 ================
  55
  56 leave: is simply translated into a branch to the target. If the leave
  57 instruction is inside a finally block (but not inside another handler)
  58 we call the finally handler before we branch to the target.
  59
  60 finally/endfinally, filter/endfilter: is translated into subroutine ending with
  61 a "return" statement. The subroutine does not save EBP, because we need access
  62 to the local variables of the enclosing method. Its is possible that
  63 instructions inside those handlers modify the stack pointer, thus we save the
  64 stack pointer at the start of the handler, and restore it at the end. We have
  65 to use a "call" instruction to execute such finally handlers. This makes it
  66 also possible to execute them inside the stack unwinding code. The exception
  67 object for filters is passed in a local variable (cfg->exvar).
  68
  69 throw: we first save all regs into a sigcontext struct and then call the stack
  70 unwinding code.
  71
  72 catch handler: catch hanlders are always called from the stack unwinding
  73 code. The exception object is passed in a local variable (cfg->exvar).
  74
  75 gcc support for Exceptions
  76 ==========================
  77
  78 gcc supports exceptions in files compiled with the -fexception option. gcc
  79 generates DWARF exceptions tables in that case, so it is possible to unwind the
  80 stack. The method to read those exception tables is contained in libgcc.a, and
  81 in newer versions of glibc (glibc 2.2.5 for example), and it is called
  82 __frame_state_for(). Another usable glibc function is backtrace_symbols() which
  83 returns the function name corresponding to a code address.
  84
  85 We dynamically check if those features are available using g_module_symbol(),
  86 and we use them only when available. If not available we use the LMF as
  87 fallback.
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  89 Using gcc exception information prevents us from saving the LMF at each native
  90 call, so this is a way to speed up native calls. This is especially valuable
  91 for internal calls, because we can make sure that all internal calls are
  92 compiled with -fexceptions (we compile the whole mono runtime with that
  93 option).
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  95 All native function are able to call function without exception tables, and so
  96 we are unable to restore all caller saved registers if an exception is raised
  97 in such function. Well, its possible if the previous function already saves all
  98 registers. So we only omit the the LMF if a function has an exception table
  99 able to restore all caller saved registers.
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 101 One problem is that gcc almost never saves all caller saved registers, because
 102 it is just unnecessary in normal situations. But there is a trick forcing gcc
 103 to save all register, we just need to call __builtin_unwind_init() at the
 104 beginning of a function. That way gcc generates code to save all caller saved
 105 register on the stack.
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