异常

异常的发生和捕捉，是在硬件层面完成的。但是异常的处理，是由软件来完成的

异常处理

异常表

IO发出的信号异常代码，是由操作系统来分配的，像加法移除的异常代码，由CPU触发

根据异常代码在异常表里找到相应的处理代码

异常处理似乎很像一个函数调用，但异常处理需要：

1. 把 CPU 内当前运行程序用到的所有寄存器，都放到栈里面
2. 像陷阱涉及用户态内核态的异常处理的栈要压到内核里
3. 像故障这样的异常，在异常处理程序执行完成之后。从栈里返回出来，继续执行的不是顺序的下一条指令，而是故障发生的当前指令

异常的类别

类别	原因	异步/同步	返回行为
中断	来自I/O设备的信号	异步	总是返回到下一条指令
陷阱	有意的异常	同步	总是返回到下一条指令
故障	潜在可恢复的错误	同步	可能返回到当前指令
终止	不可恢复的错误	同步	不会返回

Linux/X86-64系统中的异常

• 除法错误
• 一般保护故障
• 缺页
• 机器检查

Linux 中的系统调用

进程

一个执行中程序的实例

逻辑控制流

逻辑控制流。进程为每个程序提供了一种假象，好像程序在独占地使用处理器

并发流

一个逻辑流的执行在时间上与另一个流重叠

私有地址空间

进程为每个程序提供一个假象，好像它独占使用了系统的全部内存

用户模式与内核模式

寄存器中的一个模式位，设置该模式位可以用来切换用户模式或是内核模式

上下文切换

内核使用上下文切换来实现多任务

系统调用错误处理

包装系统调用进行错误处理

进程控制

• 获取进程ID

  

• 创建和终止进程

  void exit(int status); // 终止
    pid_t fork(void); // 创建新子进程
  

• 回收子进程

  pid_t waitpid(pid_t pid,int *statusp,int options);
  

• 让进程休眠

  unsigned int sleep(unsigned int secs);
    int pause(void);
  

• 加载并运行程序

  execve(cont char *filename,const char *argv[],const char *envp[]); 
  // 使用当前的进程运行新的程序
  

信号术语

• 发送信号

  • 进程组

    pid_t getpgrp(void);
    

  • 用kill发送信号

    /bin/kill -9 1235
    

  • 用kill函数发送信号

    int kill(pid_t pid,int sig);
    

  • 用alarm函数

    unigned int alarm(unsigned int secs);
    

• 接收信号

  sighandler_t signal(int signum,sighandler_t handler);
  

• 阻塞信号和解除阻塞信号

  • 隐式阻塞
  • 显式阻塞

• 编写信号处理程序

  • 安全
  • 正确
  • 可移植

• 同步流

• 显式等待信号

非本地跳转

用户级异常控制流形式

// 保存当前调用环境，供后面的longjmp调用
int setjmp(jmp_buf env);
int sigsetjmp(sigjmp_buf env,int savesigs);

void longjmp(jmp_buf env,int retval);
void siglongjmp(sigjmp_buf env,int retval);