OCaml 内部结构：异常

Question

我很想知道 OCaml 运行时如何处理异常以使它们变得如此轻量级。他们是使用 setjmp/longjmp 还是在每个函数中返回一个特殊值并传播它？

在我看来 longjmp 会给系统带来一点压力，但只有在引发异常时，在检查每个函数返回值时需要在调用函数后检查每个值，这似乎我会进行很多检查和跳转，似乎它会表现最差。

通过查看 OCaml 如何与 C 接口 (http://caml.inria.fr/pub/docs/manual-ocaml/manual032.html#toc142) 并查看 callback.h，似乎使用对象的内存对齐来标记异常 (#define Is_exception_result(v) (((v) & 3) == 2))。这似乎表明它的实现不使用 longjmp 并在每次函数调用后检查每个函数结果。是这样吗？还是 C 函数已经尝试捕获任何异常，然后将其转换为这种格式？

谢谢！

Answer 1

OCaml 异常处理

它不使用setjmp/longjmp。当评估 try <expr> with <handle> 时，会在堆栈上放置一个“陷阱”，其中包含有关处理程序的信息。最顶层陷阱的地址保存在寄存器中¹，当你加注时，它会直接跳到这个陷阱，一次展开几个堆栈帧（这比检查每个返回码要好）。陷阱还存储前一个陷阱的地址，该地址在引发时在寄存器中恢复。

¹：或全局，在没有足够寄存器的架构上

您可以在代码中自己查看：

• bytecode compilation：第 635-641 行，两个 Kpushtrap/Kpoptrap 字节码围绕着 try..withed 表达式
• native compilation：第 254-260 行，再次说明 Lpushtrap/Lpoptrap 围绕表达式
• bytecode execution 用于字节码 PUSHTRAP（放置陷阱/处理程序）、POPTRAP（删除它，非错误情况）和 RAISE（跳转到陷阱）
• 本机代码发射on mips 和on amd64（例如）

与setjmp比较

Ocaml 使用非标准调用约定，很少或没有保存被调用者的寄存器，这使得这种（和尾递归）高效。我想（但我不是专家）这就是为什么 C longjmp/setjmp 在大多数架构上效率不高的原因。例如this x86_64 setjmp implementation，它看起来与之前的捕获机制和被调用者寄存器保存一模一样。

C/OCaml interface 中考虑了这一点：从 C 代码caml_callback 调用 Caml 函数的常用方法不会捕获 OCaml-land 异常；如果你愿意，你必须使用一个特定的caml_callback_exn，它设置它的陷阱处理程序和保存/恢复C调用约定的被调用者保存的寄存器。参见例如。 the amd64 code，保存寄存器然后跳转到this label设置异常陷阱。