ASM Try/Catch 具有输出值的块

Question

我目前正在尝试让我的自定义编译器允许使用 try/catch 作为表达式，即在堆栈上留下一个值。类型检查器和后端已经支持这个，但问题似乎是 ASM 的 COMPUTE_FRAMES。使用以下检测代码：

private void write(MethodWriter writer, boolean expression)
{
    org.objectweb.asm.Label tryStart = new org.objectweb.asm.Label();
    org.objectweb.asm.Label tryEnd = new org.objectweb.asm.Label();
    org.objectweb.asm.Label endLabel = new org.objectweb.asm.Label();

    boolean hasFinally = this.finallyBlock != null;

    writer.writeLabel(tryStart);
    if (this.action != null)
    {
        if (expression && !hasFinally)
        {
            this.action.writeExpression(writer);
        }
        else
        {
            this.action.writeStatement(writer);
        }
        writer.writeJumpInsn(Opcodes.GOTO, endLabel);
    }
    writer.writeLabel(tryEnd);

    for (int i = 0; i < this.catchBlockCount; i++)
    {
        CatchBlock block = this.catchBlocks[i];
        org.objectweb.asm.Label handlerLabel = new org.objectweb.asm.Label();

        // Check if the block's variable is actually used
        if (block.variable != null)
        {
            // If yes register a new local variable for the exception and
            // store it.
            int localCount = writer.registerLocal();

            writer.writeLabel(handlerLabel);
            writer.writeVarInsn(Opcodes.ASTORE, localCount);
            block.variable.index = localCount;
            if (expression && !hasFinally)
            {
                block.action.writeExpression(writer);
            }
            else
            {
                block.action.writeStatement(writer);
            }
            writer.resetLocals(localCount);
        }
        // Otherwise pop the exception from the stack
        else
        {
            writer.writeLabel(handlerLabel);
            writer.writeInsn(Opcodes.POP);
            if (expression && !hasFinally)
            {
                block.action.writeExpression(writer);
            }
            else
            {
                block.action.writeStatement(writer);
            }
        }

        writer.writeTryCatchBlock(tryStart, tryEnd, handlerLabel, block.type.getInternalName());
        writer.writeJumpInsn(Opcodes.GOTO, endLabel);
    }

    if (hasFinally)
    {
        org.objectweb.asm.Label finallyLabel = new org.objectweb.asm.Label();

        writer.writeLabel(finallyLabel);
        writer.writeInsn(Opcodes.POP);
        writer.writeLabel(endLabel);
        if (expression)
        {
            this.finallyBlock.writeExpression(writer);
        }
        else
        {
            this.finallyBlock.writeStatement(writer);
        }
        writer.writeFinallyBlock(tryStart, tryEnd, finallyLabel);
    }
    else
    {
        writer.writeLabel(endLabel);
    }
}

编译这段代码：

System.out.println(try Integer.parseInt("10") catch (Throwable t) 10)

我在 class 加载后得到以下 VerifyError：

java.lang.VerifyError: Inconsistent stackmap frames at branch target 17
Exception Details:
  Location:
    dyvil/test/Main.main([Ljava/lang/String;)V @14: goto
  Reason:
    Current frame's stack size doesn't match stackmap.
  Current Frame:
    bci: @14
    flags: { }
    locals: { '[Ljava/lang/String;' }
    stack: { integer }
  Stackmap Frame:
    bci: @17
    flags: { }
    locals: { '[Ljava/lang/String;' }
    stack: { top, integer }
  Bytecode:
    0000000: b200 1412 16b8 001c a700 0957 100a a700
    0000010: 03b6 0024 b1                           
  Exception Handler Table:
    bci [3, 11] => handler: 11
  Stackmap Table:
    same_locals_1_stack_item_frame(@11,Object[#30])
    full_frame(@17,{Object[#38]},{Top,Integer})

因为我不认为 ASM 在计算 try/catch 块的堆栈帧时有输出值问题，我的检测代码有问题吗？（请注意 ClassWriter.getCommonSuperclass，虽然这里不需要，但已正确实现。）

Answer 1

显然，ASM 只能为正确的代码计算堆栈图帧，因为没有堆栈图可以修复损坏的代码。我们可以在分析异常的时候知道哪里出了问题。

java.lang.VerifyError: Inconsistent stackmap frames at branch target 17

有一个分支指向字节码位置17。

Exception Details:
  Location:
    dyvil/test/Main.main([Ljava/lang/String;)V @14: goto

分支的来源是 14

位置的 goto 指令

  Reason:
    Current frame's stack size doesn't match stackmap.

不言自明。您唯一需要考虑的是，不匹配的帧不一定表示错误的堆栈图计算；可能是字节码本身违反了约束，计算出的堆栈图正好反映了这一点。

  Current Frame:
    bci: @14
    flags: { }
    locals: { '[Ljava/lang/String;' }
    stack: { integer }

在14，分支的源头（goto指令的位置），堆栈包含一个int值。

  Stackmap Frame:
    bci: @17
    flags: { }
    locals: { '[Ljava/lang/String;' }
    stack: { top, integer }

在17，分支的目标，是堆栈上的两个值。

  Bytecode:
    0000000: b200 1412 16b8 001c a700 0957 100a a700
    0000010: 03b6 0024 b1

好吧，这里没有反汇编字节码，但你不能说到目前为止异常消息太简短了。手动反汇编字节码产生：

 0: getstatic     0x0014
 3: ldc           0x16
 5: invokestatic  0x001c
 8: goto          +9 (=>17)
11: pop
12: bipush        #10
14: goto          +3 (=>17)
17: invokevirtual 0x0024
20: return

  Exception Handler Table:
    bci [3, 11] => handler: 11

这里可以看到，到达位置17有两种方式，一种是getstatic, ldc, invokestatic的普通执行，另一种是异常处理，从11开始, 执行 pop bipush。对于后者，我们可以推断出它确实在堆栈上有一个 int 值，因为它会弹出异常并压入一个 int 常量。

对于前者，这里没有足够的信息，即我不知道调用方法的签名，但是，因为验证者没有拒绝来自 8 的 goto到 17，可以安全地假设堆栈确实在分支之前保存了两个值。由于 getstatic, ldc 产生两个值，因此 static 方法必须具有 void () 或 value (value) 签名。这意味着第一个 getstatic 指令的值在分支之前没有被使用。

→阅读您的评论后，错误变得明显：第一个 getstatic 指令读取 System.out，您想在方法末尾使用它来调用 println，但是，当发生异常时，堆栈被刷新并且堆栈上没有 PrintWriter 但异常处理程序尝试恢复并在需要 PrintWriter 的地方加入代码路径以调用 println.重要的是要了解异常处理程序总是以由单个元素（异常）组成的操作数堆栈开始。 None 在异常发生之前您可能已推送的值将保留。所以如果你想在保护代码之前预取一个字段值（如System.out）并且无论是否发生异常都使用它，你必须将它存储在一个局部变量中并在之后检索。

似乎 ASM 从第一个分支之前的状态派生出位置 @17 的堆栈映射框架，当将它与第二个分支之前的状态框架连接时，它只关心类型而不关心类型深度不同，很遗憾，因为这是一个很容易发现的错误。但这只是一个缺失的功能（因为 COMPUTE_FRAMES 没有指定进行错误检查），而不是错误。

ASM Try/Catch 具有输出值的块

ASM Try/Catch Block with an output value

java

try-catch

java-bytecode-asm

jvm-bytecode