深入理解计算机系统--异常控制流

异常控制流

(ECF:Exceptional Control Flow)在计算机系统中的意义：

 

• ECF 是OS用来实现 I/O(异步、同步IO)、进程(进程切换，多任务系统支持)和虚拟存储器(VSS)的基本机制。
• APP通过使用一种叫做陷阱(trap)或者系统调用(System call)的ECF，向OS请求服务。
• 为APP交互提供了更多渠道：信号
• 为编程语言提供了软件层面的异常处理机制。软件异常允许程序进行非本地跳转(违法通常的调用、返回栈规则的跳转)来响应错误情况。

异常

处理器在检测到事件(CPU的状态被编码为不同的位和信号)发生时，通过异常表进行一个间接过程调用，到一个专门处理这类事件的OS子系统(异常处理程序)。

类别：

 

类别	原因	异步/同步	返回行为
中断	来自IO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	可能返回当前指令
终止	不可恢复的错误	同步	不会返回

进程

现代计算机通过时钟信号让CPU进行运作，通过时间片的理念将OS进行分时处理，允许OS多进程工作。

在完成这个业务的时候，OS需要进行上下文切换:状态保存、状态恢复。

 

另外在进行系统调用和陷阱处理时，OS要完成用户态和内核态的转换控制。

 

信号

信号时OS和APP进行交互的更高级途径，由APP来决定对信号的处理。

非本地跳转

C提供了一种形式的用户级异常控制流，称为非本地跳转，它将控制直接从一个函数转移到另一个当前正在执行的函数，而不需要经过正常的调用-返回序列。是通过setjmp和longjmp函数来提供的。

其中仍然需要考虑到状态转移的问题，setjmp函数在env缓冲区中保存了当前栈内容，longjmp通过读取env缓冲区来回复栈的内容。

http://www.cnblogs.com/mydomain/archive/2011/06/18/2084155.html

C++和Java提供的异常机制是较高层次的，是C的setjmp和longjmp函数的更加结构化的版本。

catch子句：setjmp

throw：longjmp

Linux对异常控制流的支持

• strace
• ps
• top
• kill
• /proc系统接口