C++/CLI：SIGFPE、_control87、_fpreset，将古老的非托管 Watcom C 应用程序移植到 .NET

Question

我有一个几千行的应用程序，它依赖 SIGFPE（由传递给 signal() 的函数指针处理）来更改状态，并在发生某些浮点条件时使代码正确运行。但是，在托管模式下的 C++/CLI 下，_control87 会生成在用 C 编写的静态库中执行的 System.ArithmeticException。不支持 _fpreset 和 _control87。

如何在 C++/CLI 应用程序中使用经典的非托管 SIGFPE 操作？我的应用程序中发生浮点内容的位置数量可能是巨大的，而且我并不完全理解其他程序员几年前编写的所有数值方法。

我希望老式的异常处理能够处理浮点除以零，而不是 INF 值。平台调用风格不起作用，#pragma Managed(off) 也不起作用。

我有什么选择？

Answer 1

这里有几个非常严重的痛点。启用浮点异常与托管代码执行完全不兼容。从根本上讲，您很容易使 JIT 编译器崩溃。这是您在使用 _control87() 时遇到的问题。

是的，您会得到一个 CLR 异常，它会在执行本机代码时放置一个异常后备程序。仅当引发异常并且没有代码来处理它时才会调用信号处理程序。 CLR 不可避免地会先于 C 运行时库发现异常。所以你永远不会得到 SIGFPE 处理程序调用。

解决此问题的唯一不错的方法是编写一个包装器，在 CLR 之前捕获异常。另外，仔细管理 FPU 控制字也非常非常重要，您只能在本机代码运行时启用 FPU 异常。这需要一堆坚韧的代码，预先警告你不会非常喜欢它。

您没有发布任何代码片段，因此我必须编写一个愚蠢的示例：

#include <Windows.h>
#include <signal.h>
#include <float.h>

#pragma managed(push, off)

double divisor;

void __cdecl fpehandler(int sig) {
    divisor = 1.0;
}

double badmath() {
    divisor = 0.0;
    return 1 / divisor;
}
#pragma managed(pop)

为了调用 fpehandler()，您需要调用 C 运行时库内的异常处理程序。幸运的是，它是公开的，您可以链接它，您只需要一个声明，以便您可以调用它：

// Exception filter in the CRT, it raises the signal
extern "C" int __cdecl _XcptFilter(unsigned long xcptnum, 
                                   PEXCEPTION_POINTERS pxcptinfoptrs);

您需要确保仅在浮点异常时调用它。因此，我们需要一个关注异常代码的包装器：

int FloatingpointExceptionFilter(unsigned long xcptnum, PEXCEPTION_POINTERS pxcptinfoptrs) {
    // Only pass floating point exceptions to the CRT
    switch (xcptnum) {
        case STATUS_FLOAT_DIVIDE_BY_ZERO:
        case STATUS_FLOAT_INVALID_OPERATION:
        case STATUS_FLOAT_OVERFLOW:
        case STATUS_FLOAT_UNDERFLOW:
        case STATUS_FLOAT_DENORMAL_OPERAND:
        case STATUS_FLOAT_INEXACT_RESULT:
        case STATUS_FLOAT_STACK_CHECK:
        case STATUS_FLOAT_MULTIPLE_TRAPS:
        case STATUS_FLOAT_MULTIPLE_FAULTS:
            return _XcptFilter(xcptnum, pxcptinfoptrs);
            break;
        default:
            return EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH;
    }
}

现在您可以为 badmath() 编写一个包装器，以获取调用的信号处理程序：

double badmathWrapper() {
    __try {
        return badmath();
    }
    __except (FloatingpointExceptionFilter(GetExceptionCode(), GetExceptionInformation())) {
    }
}

反过来，该包装器可以由可以从任何托管代码调用的 C++/CLI 类调用。它需要确保在调用之前启用浮点异常并在调用后再次恢复：

using namespace System;
using namespace System::Runtime::CompilerServices;

public ref class Wrapper {
public:
    static double example();
};

[MethodImplAttribute(MethodImplOptions::NoInlining)]
double Wrapper::example() {
    signal(SIGFPE, fpehandler);
    _clear87();
    unsigned oldcw = _control87(_EM_INEXACT, _MCW_EM);
    try {
        return badmathWrapper();
    }
    finally {
        _control87(oldcw, _MCW_EM);
        signal(SIGFPE, nullptr);
    }
}

注意对 _control87() 的调用，它启用除“不精确结果”之外的所有浮点异常。这是允许代码被抖动所必需的。如果你不屏蔽它，那么 CLR 就会惨死，一遍又一遍地抛出异常，直到这个站点的名字结束它。希望您的信号处理程序不需要它。