Exception_catch

如果你很清楚操作系统的信号，那么跳过异常这一节。

异常的来源

异常控制流（Exceptional Control Flow)

• 系统层
• 应用层

系统层的异常

异常（Exception），就是控制流中的突变，用来响应处理器状态中的某些变化。

示例图

当处理器检测到有异常事件发生时，它就通过一个叫做异常表（exception table）的跳转表，进行一个间接过程调用（异常），到一个专门设计用来处理这类事件的操作系统子程序（异常处理程序（exception handler））。当异常处理程序完成处理后，根据引起异常的事件的类型，会发生一下 3 中情况中的一种：

• 处理程序将控制返回给当前指令 Icurr，
• 处理程序将控制返回给 Inext
• 处理程序终止被中断的程序。即“崩溃”

异常处理

异常的类别

异常可以分为四类：中断、陷阱、故障、终止

类别 原因 异步/同步 返回行为 中断 来自 I/O 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 潜在可恢复到错误 同步 可能返回到当前指令 终止 不可回复的错误 同步 不会返回

终止

终止是不可恢复的知名错误造成的结果，通常是一些硬件错误，但是某些严重疏忽导致的 Bug 也会终止。终止处理程序从不将控制返回给应用程序，而是讲控制返回给一个 abort 例程，该例程会终止这个应用程序——崩溃。

进程的终止

进程会因为三种原因终止：

1. 收到一个信号，该信号的默认行为是终止进程；
2. 从主程序返回；
3. 调用 exit 函数；

信号

一个信号就是一条小消息，它通知jinching系统中发生了一个某种类型的事件。每种信号类型都对应于某种系统事件。此层的硬件异常是由内核异常处理程序处理的，正常情况下，对用户进程是不可见的。信号提供了一种机制，通知用户进程发生了这些异常。

下图展示了系统定义的不同类型的信号：

/* <sys/signla.h>*/
#define	SIGHUP	1	/* hangup */
#define	SIGINT	2	/* interrupt */
#define	SIGQUIT	3	/* quit */
#define	SIGILL	4	/* illegal instruction (not reset when caught) */
#define	SIGTRAP	5	/* trace trap (not reset when caught) */
#define	SIGABRT	6	/* abort() */
#if  (defined(_POSIX_C_SOURCE) && !defined(_DARWIN_C_SOURCE))
#define	SIGPOLL	7	/* pollable event ([XSR] generated, not supported) */
#else	/* (!_POSIX_C_SOURCE || _DARWIN_C_SOURCE) */
#define	SIGIOT	SIGABRT	/* compatibility */
#define	SIGEMT	7	/* EMT instruction */
#endif	/* (!_POSIX_C_SOURCE || _DARWIN_C_SOURCE) */
#define	SIGFPE	8	/* floating point exception */
#define	SIGKILL	9	/* kill (cannot be caught or ignored) */
#define	SIGBUS	10	/* bus error */
#define	SIGSEGV	11	/* segmentation violation */
#define	SIGSYS	12	/* bad argument to system call */
#define	SIGPIPE	13	/* write on a pipe with no one to read it */
#define	SIGALRM	14	/* alarm clock */
#define	SIGTERM	15	/* software termination signal from kill */
#define	SIGURG	16	/* urgent condition on IO channel */
#define	SIGSTOP	17	/* sendable stop signal not from tty */
#define	SIGTSTP	18	/* stop signal from tty */
#define	SIGCONT	19	/* continue a stopped process */
#define	SIGCHLD	20	/* to parent on child stop or exit */
#define	SIGTTIN	21	/* to readers pgrp upon background tty read */
#define	SIGTTOU	22	/* like TTIN for output if (tp->t_local&LTOSTOP) */
#if  (!defined(_POSIX_C_SOURCE) || defined(_DARWIN_C_SOURCE))
#define	SIGIO	23	/* input/output possible signal */
#endif
#define	SIGXCPU	24	/* exceeded CPU time limit */
#define	SIGXFSZ	25	/* exceeded file size limit */
#define	SIGVTALRM 26	/* virtual time alarm */
#define	SIGPROF	27	/* profiling time alarm */
#if  (!defined(_POSIX_C_SOURCE) || defined(_DARWIN_C_SOURCE))
#define SIGWINCH 28	/* window size changes */
#define SIGINFO	29	/* information request */
#endif
#define SIGUSR1 30	/* user defined signal 1 */
#define SIGUSR2 31	/* user defined signal 2 */

信号的传递

一个信号传递到目标进程有两个不同的步骤组成：

发送信号。内核通过更新目的进程上下文中的某个状态，发送一个信号给目的进程。发送信号可以有一下两种原因：

• 内核检测到一个系统事件，例如除零错误或者子进程终止；
• 一个进程调用了 Kill 函数，显示地要求内核发送一个信号给目的进程。

接受信号。当目的进程被内核强迫以某种方式对信号的发送做出反应时，它距接收了信号。进程可以忽略这个信号，终止或者执行一个称为信号处理程序（signal handler）的用户层函数捕获这个信号。

接收信号

当内核把进程 p 从内核模式切换到用户模式时，它会检查进程 p 的未被阻塞的待处理信号的集合。如果这个集合为空，那么内核讲控制传递到 p 的逻辑控制流中的下一条指令。然而，如果集合是非空的，那么内核选择集合中的某个信号 k（通常是最小的 k），并且强制 p 接收信号 k。收到这个信号会触发进程采取某种行为。一旦进程完成了这个行为，那么控制就传递回 p 的逻辑控制流中的下一条指令。每个信号类型都有一个与定义的默认行为：

• 进程终止
• 进程终止并转储内存
• 进程停止（挂起）直到被 SIGCONT 信号重启
• 进程忽略该信号

进程可以通过使用 signal 函数修改和信号相关联的默认行为。唯一的例外是 SIGSTOP 和 SIGKILL，它们的默认行为是不能修改的。

那么怎么修改呢？signal 函数可以通过下列三种方法之一来改变和信号 signum 相关联的行为：

• 如果 handler 是 SIG_IGN，那么忽略类型为 signum 的信号
• 如果 handler 是 SIG_DFL，那么类型为 signum 的信号行为恢复为默认行为
• 否则，handler 就是用户定义的函数的地址，这个函数被称为信号处理程序，只要进程接收到一个类型为 signum 的信号，就会调用这个程序。通过处理程序的地址传递到 signal 函数从而改变默认行为。这被称为信号处理程序（instlalling the handler）。调用信号处理程序被称为捕获信号。执行信号处理程序被称为处理信号。

当一个进程捕获来一个类型为 k 的信号时，会调用为信号 k 设置的处理程序，一个蒸熟参数被设置为 k。这个参数允许同一个处理函数捕获不同类型的信号。

至此，了解到的这些操作系统知识，已经足够支持我们对系统层的崩溃信号进行捕获了，接下就到了 Coding time。

捕获崩溃信号