一 为什么需要知道异常控制流
- 异常控制流发生在程序执行的各个阶段
- 异常控制流使程序更加简洁和优雅，而且它为程序并行执行提供了条件
- 了解异常控制流机制对了解计算机程序的执行原理有帮助
二 知道了异常控制流能干什么
- 了解计算机程序执行原理
- 设计更优雅的程序
三 什么是异常控制流
1. 两个小定义
- 异常控制流是用户程序和系统程序交互的基础
- 计算机系统供一种用户级的异常控制流，让开发者可以在代码的异常逻辑里面，无需解开嵌套多层的调用栈，直接跳转到异常处理的代码里面
2. 异常控制流是用户程序和系统程序交互&软硬件交互的基础
要说明这点，先要说一下什么是用户程序，什么是系统程序。
为了限制用户程序的权限，和将一些系统操作抽象出来，计算机系统将一些高等操作称为系统程序，如申请内存，读取内存信息到寄存器／读取磁盘信息到内存，从一个外部设备读取信息到磁盘，等。
同时这样分离还有一个好处，就是提高系统的吞吐率。众所周知，cpu寄存器-一级缓存-二级缓存-内存-磁盘-网络存储设备，越往后读取的速度越慢，而让cpu盲目的等待IO的数据到位，然后再执行后续的程序，是极其浪费cpu计算资源的。而另一方面，由于计算机系统的多进程特性，一个用户程序在一个进程调用系统程序，进行耗时的IO时，完全可以对这个进程进行挂起，让cpu资源去处理其他进程的逻辑，待IO完毕，给挂起的程序一个通知，让挂起的程序继续进行IO后的逻辑。
这种通知进程的行为，就是异常，而这个通知，就是后面要讲到的信号。
计算机系统的异常有4种：中断,陷阱,故障,终止
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中断
中断通常发生在用户程序和硬件交互。中断的过程是异步的，即发生中断时用户程序被挂起（被中断了），待硬件返回后，用户程序继续发生中断代码后续的命令。
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陷阱
陷阱和中断类似，只不过陷阱是同步的。陷阱像是一种故意的异常，发生在软件程序上的调用，如用户程序向系统程序申请fock一个子进程，或者执行另外一个程序。所以实现系统程序的封装和系统程序和用户程序的隔离，接口化，使用的也是陷阱这种异常。
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故障
故障是由于错误引起的。故障发生时，程序的控制转移到故障处理程序，待故障处理程序逻辑结束后，程序计数器会尝试回到故障出现的行命令。一个典型的故障就是内存缺页故障。当程序读取内存的某一个虚拟地址，发现读取的内存页面不在内存里面，于是引起缺页故障，处理程序将数据从磁盘读取到内存对应的页面，故障处理结束，程序再次回到读取内存页面的那行，这时候，读取的代码再次执行，就可以正常运行了。
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终止
终止发生在程序出现致命错误的时候，系 统在执行完故障处理程序后，会停止该程序。如：内存损坏时。
3. 信号
信号有很多种类型，系统给不同的信号定义了不同的意义，其中也保留了用户可以自定义的信号
(图出自<<Computer Systems Third edition»)
比如在当前进程按下ctrl+c..实际上就是键盘通过操作系统给当前进程发送了一个2信号
4. 除了系统程序可以给用户程序发送信号，用户程序也可以给用户程序发送信号
通过kill命令，传入信号和进程id，可以给进程发送一个信号。常见的nginx通过kill命令重启nginx，平滑重新加载配置，就是用了这个特性。
在程序逻辑里，可以调用c的kill函数给进程id传入信号。如果进程id大于0，向进程id发送信号；如果进程id为0，则为自己和自己所在的进程组每个进程发送信号；如果进程id小于0，则为进程id的绝对值以及进程id绝对值所在的进程组所有的进程都发送信号。
(图出自<<Computer Systems Third edition»)
在程序逻辑里面，用户也可以注册信号的handler函数，当进程被传入信号时，程序控制就会交给handler函数。处理完后，控制交还给故障发生时的后一句命令，程序继续执行。
(图出自<<Computer Systems Third edition»)
5. 计算机系统的用户级异常控制流
c语言提供setjump和longjump方法。setjmp方法保存当前进程的运行状态（包括程序计数器,栈指针和通用目的寄存器)，而longjmp根据之前保存的状态还原程序执行的状态，继续执行setjmp处后面的逻辑。
高级语言的异常捕捉trycatch，或者说php的yield，实际上是setjmp longjmp的封装：在catch处setjmp，然后执行try里面的代码段，throw时调用longjmp。
四 小结
- 异常控制流不止发生在我们理解的异常时，而是发生在用户程序运行的各个阶段
- 异常控制流通过信号辨别异常的类型
- 不止系统程序可以给用户程序发送信号，用户程序也可以
- 计算机系统提供一种用户级的异常控制流，供开发者进行代码跳转