异常

异常是异常控制流的一种形式，它一部分由硬件实现，一部分由操作系统实现。

异常就是控制流中的突变，用来响应处理器状态中的某些变化。

处理器发现异常时会进行一个间接过程调用，到一个操作系统子程序，即异常处理程序。

异常处理程序完成处理后会依据异常类型，产生以下三种情况：

• 将控制返回当前指令，即正在执行的指令。
• 返回给下一条指令。
• 终止被中断的程序。

异常处理

异常号：系统为每种类型的异常分配的唯一的非负整数。

异常表：系统启动时操作系统就会初始化一张条转变，使得条目k包含异常k的处理程序的地址。

关系：
异常号是到异常表中的索引，异常表的起始地址放在异常表基址寄存器。

异常的类别

1.中断

• 异步发生
• 来自处理器外部的I/O设备的信号的结果
• 返回下一条指令

2.陷阱

• 陷阱是有意的异常
• 是执行一条指令的结果
• 最重要的用途——系统调用

3.故障

• 由错误状况引起，可能能够被故障处理程序修正
• 结果要么重新执行指令（就是返回当前指令地址），要么终止
• 典型示例：缺页异常

4.终止

• 是不可恢复的致命错误造成的结果
• 通常是一些硬件错误

进程

异常是允许操作系统提供进程的概念所需要的基本构造块。

进程的一个经典定义就是一个执行中的程序的实例。

进程提供给应用程序的关键抽象：

• 一个独立的逻辑控制流：独占的使用处理器
• 一个私有的地址空间：独占的使用存储器系统

逻辑控制流

一系列的程序计数器pc的值，分别唯一的对应于包含在程序的可执行目标文件中的指令，或者是包含在运行时动态链接到程序的共享对象中的指令，这个PC值的序列就叫做逻辑控制流。

进程是轮流使用处理器的。每个进程执行它的流的一部分，然后被抢占，然后轮到其他进程。但是进程可以向每个程序提供一种假象，好像它在独占的使用处理器。

并发流

一个逻辑流的执行在时间上与另一个流重叠，称为并发流。

多个流并发地执行的一般现象称为并发。

• 并发：多个流并发的执行
• 多任务：一个进程和其他进程轮流运行（也叫时间分片）
• 时间片：一个进程执行它的控制流的一部分的每一时间段

如果两个流并发地运行在不同的处理器核或者计算机上，我们称它们为并行流，它们并行的运行，且并行的执行。

进程控制

获取进程ID

getpid函数

每个进程都有一个唯一的正数进程ID(PID)。

getpid返回调用进程的PID。

getppid返回它的父进程的PID。

创建和终止进程

exit函数

进程总是处于以下三种状态：

• 运行。
• 停止。
• 终止：1.收到终止进程的信号；2.从主程序返回；3.调用exit函数。

创建进程

fork函数

• 调用一次，返回两次：父进程返回子进程的PID，子进程返回0.如果失败返回-1。
• 并发执行。
• 相同的但是独立的地址空间。
• 共享文件：相同：用户栈、本地变量值、堆、全局变量值、代码            不同：私有地址空间

回收子进程

waitpid函数

进程终止后还要被父进程回收，否则处于僵死状态。

如果父进程没有来得及回收，内核会安排init进程来回收他们。init进程的PID为1。

一个进程可以通过调用waitpid函数来等待它的子进程终止或停止。

成功返回子进程PID,如果WNOHANG,返回0，其他错误返回-1。

错误条件：

• 如果调用进程没有子进程，那么waitpid返回-1，并且设置errno为ECHILD。
• 如果waitpid被一个信号中断，那么他返回-1，并且设置errno为EINTR。

wait函数：waitpid的简单版本。成功返回子进程的PID，出错返回-1。

让程序休眠

sleep函数

sleep函数使一个进程挂起一段指定的时间。

返回值是剩下还要休眠的秒数，如果到了返回0。

pause函数

让调用函数休眠，直到该进程收到一个信号。

加载并运行程序

execve函数

execve函数加载并运行可执行目标文件filename，且带参数列表argv和环境变量列表envp。

只有当出现错误时，例如找不到filename，execve才会返回到调用程序。

execve一次调用从不返回。