ECF
Exceptional Control Flow（异常控制流）
处理器检测到异常时，通过异常表调用异常处理程序进行处理。
可以通过
- 跳转和分支
- 调用和返回
改变控制流。但是当系统状态发生变化时，需要ECF进行处理。
- 硬件层：异常（图8-1）
处理器状态发生变化（event）时，通过异常表调用相应的异常处理程序（运行在内核模式下）。
- 中断：异步异常。由处理器外面发生的事件引起的，例如计时器中断和 I/O 中断。返回后执行下一条指令。
- 陷阱：同步异常。向用户提供系统调用（用户程序和内核的接口）调用相应的内核程序。返回后执行下一条指令。
在 x86-64 系统中，每个系统调用都有一个唯一的 ID。参数通过通用寄存器传递。使用syscall指令进行系统调用。 - 故障：同步异常。程序发生错误时，处理器将控制交给故障处理程序。如果处理成功，重新执行该指令；否则终止该指令所在程序。
- 终止：同步异常。由不可恢复的错误造成，直接退出当前的程序。
操作系统层：进程切换
进程：- 逻辑控制流：
上下文
切换的内核机制让每个程序都感觉自己在独占处理器
进程切换：内核通过调度器（代码）调度进程，进程轮流执行逻辑流的一部分
并发：伪并行执行（例如进程A只在进程C执行的间隙执行，则称进程AC并发）
并行：使用多个 CPU 同时执行 私有地址空间：
通过虚拟内存机制让每个程序都感觉自己在独占内存进程状态：
运行：正在或者等待被执行
停止：执行被挂起，在进一步通知前不会计划执行
终止：进程被永久停止- 进程组：
每个进程只属于1个进程组
父子进程同属1个进程组
- 逻辑控制流：
getpgrp() //返回当前进程所在进程组ID
setpgid(pid_t pid,pid_t pgid) //设置一个进程的进程组CP528- 进程控制：
1.（系统调用的）错误处理：使用错误处理包装函数简化代码
pid_t Fork(void)//包装函数
{
pid_t pid;
//Unix的系统级函数遇到错误时会返回-1
if ( (pid = fork()) < 0 )
unix_error("Fork error");
return pid;
}
void unix_error(char *msg) //错误处理函数
{
fprintf(stderr, "%s: %s\n", msg, strerror(errno));
exit(0);
}2.获取进程信息：
- pid_t getpid(void) ：返回当前进程的 PID（进程ID）
- pid_t getppid(void) ： 返回当前进程的父进程的 PID
3.创建进程：
父进程通过fork函数（返回该进程的子进程PID，返回2次）调用子进程（父进程的副本）
在父进程中；在新创建的子进程中，fork函数返回0
子进程共享父进程打开的文件
父子进程是并发运行的独立进程（有独立的地址空间）
execve函数在当前进程中加载并运行1个新程序（程序运行在进程的上下文中）。注意新程序的PID不变，覆盖当前的地址空间，继承调用函数时已打开的文件。
4.子进程回收
当进程终止后，内核会中断常规执行并通过信号通知。只有被其父进程回收时，系统才会清除该进程。
如果父进程在回收子进程之前被终止，内核通过init进程回收
应用层：
- 信号
一种异步的通知机制，用来提醒进程一个事件已经发生。
1.当内核检测到进程发生某种事件，内核将对应的信号发送给该进程：
2.进程调用kill函数，显式要求内核发送信号给该进程。
发送信号：内核更新目的进程上下文的某个状态
- 信号
/* /bin/kill程序发送信号 */
linux> /bin/kill -9 24818//发送信号9给进程24818
linux> /bin/kill -9 24818//发送信号9给进程组24818的每个进程/* kill函数发送信号 */
int kill(pid_t pid,int sig);//CP530键盘发送信号
Ctrl+C：内核终止前台作业
Ctrl+Z：内核挂起前台作业
接收信号：操作系统中断了进程正常的控制流程。
每个信号类型都有默认行为：
- 忽略这个信号
- 终止进程
- 捕获信号，执行信号处理器
进程可以通过signal函数修改默认行为。
//函数指针
typedef void(*sighandler_t)(int);
//设置信号处理函数
sighandler_t *signal(int signum, handler_t *handler);void sigint_handler(int sig) // SIGINT 处理器
{
printf("不能通过ctrl+c关闭\n");
exit(0);
}
int main()
{
// 接收到由于Ctrl+C发出的信号，调用sigint_handler作为信号处理函数
if (signal(SIGINT, sigint_handler) == SIG_ERR)
unix_error("signal error");
// 等待接收信号
pause();
return 0;
}阻塞信号：
- 隐式阻塞机制：当信号处理程序正在运行时，内核默认阻塞同一类型的信号
- 显式阻塞机制：使用 sigprocmask 函数以及其他辅助函数CP533
信号处理器也可以被其他的信号处理器中断。
等待状态：信号已被发送但是未被接收。同类型的信号至多只会有一个待处理信号。
信号处理器和主程序并行且共享相同的全局数据结构，尤其要注意因为并行访问可能导致的数据损坏的问题。基本的指南：
- 规则 1
信号处理器越简单越好 - 规则 2
信号处理器中只调用异步且信号安全(async-signal-safe)的函数 - 规则 3
在进入和退出的时候保存和恢复 errno
这样信号处理器就不会覆盖原有的 errno 值 - 规则 4
临时阻塞所有的信号以保证对于共享数据结构的访问
防止可能出现的数据损坏 - 规则 5：
用 volatile 关键字声明全局变量
编译器就不会把它们保存在寄存器中，保证一致性 规则 6
用 volatile sig_atomic_t 来声明全局标识符(flag)
这样可以防止出现访问异常非本地跳转：从一个函数跳转到另一个函数中
本地跳转：在一个程序中通过 goto 语句进行流程跳转
//保存当前程序的堆栈上下文环境
/*仅在调用 setjmp 的函数内有效，如果调用 setjmp 的函数返回则失效。*/
int setjmp(jmp_buf env);
/*恢复由 setjmp 保存的程序堆栈上下文，即程序从调用 setjmp 处重新开始执行*/
int longjmp(jmp_buf env,int retval);setjmp 函数被调用1次，返回2次。
1. 第1次调用setjmp 函数返回0；
2. 调用longjmp函数返回retval
允许从深层嵌套中避开调用栈直接返回。
（C++的try语句属于该函数更高级的版本，catch语句类似于setjmp 函数，throw语句类似于longjmp函数）