异常控制流

• 异常控制流
  • 层次
    • 低层次：异常。
    • 高层次：进程上下文切换、信号、非局部跳转。
  • 异常分类
    • 异步：由外部事件引起。
      • 中断。
      • 信号。
    • 同步：由指令执行结果导致。
      • 陷阱：如系统调用、断点、特殊指令等。
      • 故障：如缺页、保护异常。
      • 故障：如非法指令。
• 进程控制
  • 概念
    • 参考进程。
  • 常用系统调用
    • pid_t getpid()：获取当前进程 PID。
    • pid_t getppid()：获取父进程 PID。
    • pid_t fork()：复制当前进程，在父进程和子进程中返回，父进程返回子进程 PID，子进程返回 0。错误返回 -1。调用一次，返回两次。
    • void exit(int status)：退出进程，状态为 status。调用一次，从不返回。
    • int wait(int *child_status)：等待任意一个子进程终止，返回子进程的返回值，在 child_status 中填充详细状态信息。
    • pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options)：等待特定 PID 的子进程终止。
    • int execve(char *filename, char *argv[], char *envp[])：运行位于 filename 的程序，替换当前进程上下文为目标进程。调用一次，正常运行则不返回。
  • 进程图
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• 信号
  • 常见信号
    • SIGINT：中断程序运行，在 shell 中由 ^C 触发，默认终止程序运行。
    • SIGKILL：强制终止程序运行，不可以被覆盖或忽略。
    • SIGSEGV：段错误触发，默认终止程序运行。
    • SIGALRM：时钟信号触发，默认终止程序运行。
    • SIGCHLD：子进程暂停或终止时触发，默认忽略。
  • 发送和处理
    • 发送方式：
      • 当进程出现特定行为后或对此进程使用 kill() 系统调用，内核发送对应信号给进程。
      • 内核通过更新目标进程的上下文状态来实现发送信号。
    • 信号的屏蔽：
      • 通过 sigprocmask() 可以屏蔽部分信号的接收。
      • SIGKILL、SIGSTOP 等不可以被屏蔽。
      • 进程正在处理某个信号时，此信号被隐式屏蔽。
    • 信号的接收：
      • 信号发送给进程组的 leader 时，信号发送给进程组里的所有进程。
      • 进程上下文中保存一个位向量，每个位对应一个信号。
      • 向进程发送信号同时，目标进程的位向量的对应位被设置为 1。
      • 进程接收信号后，位向量的对应位被设置为 0。
      • 只有在调度到进程后，才可以开始接收进程的信号，如果没有需要处理的信号，则执行正常代码。
      • 已有一种信号处于已发送但是未接收时，再发送同类信号直接丢弃。
  • 信号处理程序
    • 进程可以通过 handler_t *signal(int signum, handler_t *handler) 设置自定义信号处理程序。
    • SIG_IGN 为忽略信号，SIG_DFL 为对应信号的默认处理程序。其他情况为自定义函数的指针。