I never make exceptions. An exception disproves the rule
-- Sherlock Holmes
福尔摩斯的世界没有Exception才可以更好的去在既有的框架下解决问题,但Exception却是计算机构成的一个有力武器,因为现实世界总是有各种的不完美,而作为要去表达世界的计算机自然也要包容这个不停有意外(Exception)的世界。
最理想的系统是一切可控,从开启到结束一步步去执行我们计划的命令,最终达到结果,这种基于我们之前实现过的跳转-分支与调用-返回就可以实现,但是不能覆盖这个不完美的世界,比如你之前要的数据经历了重重阻隔终于到手边可以用了,定了个闹钟要提醒你了,甚至于外力想阻断系统的流程,这些都需要更为复杂的一个体系去包容,称为异常控制流(exceptional control flow)
异常控制流贯穿于整个系统,存在于各个系统的层级。
最底层的机制称为异常(Exception),主要涵盖了系统事件,通常是由硬件和操作系统共同实现的。
进程切换(Process Context Switch),主要涵盖硬件过渡到操作系统,操作系统过渡到语言库,由硬件计时器和操作系统共同实现的。
信号(Signal),主要涵盖了操作系统到进程。由操作系统实现。
非本地跳转(Nonlocal Jumps),主要是涵盖进程内部,一般由操作系统配合语言本身实现
异常
异常是计算机应对“意外”的一种机制。主要用来响应处理器发出的信号。而这些意外又会有多种,包括interrupt,trap,fault和abort,从这四种我们也可以了解到“异常”其实不一定是坏事,更是一种“包容”的手段
进程
进程是一个伟大的抽象概念。基本的操作系统编程概念立足于此。而异常就是提供这个概念基础的一个构造块。
进程的定义是一个执行中程序的实例,就像是给一个单调的可执行文件填充了血肉,赋予他两个层次的抽象,独占处理器和独占内存系统。而这和我们常识是不同的,我们的确可以一边听歌一边打代码顺便还浏览着网站,我们可怜的处理器纵有多核应该也不够分,更何况摩尔定律往前几轮处理器也就是单核,但概念却几乎没有变化,主要就是靠进程切换这个概念去实现的。不只是我们直觉上的普通进程是在不停切换的,把代码执行的镜头拉近我们会发现应用程序和操作系统之间的部分,也是有“切换”这个概念的。
信号
信号是一种在计算机体系中偏高层的概念,与操作系统实现有关。信号大体像一种操作系统固定下来给进程小弟们利用的约定,然后小弟们在这个约定下,接收信号,发送信号,老实做人:)
非本地跳转
而非本地跳转又是更为上层的概念,以C为例,它的目的主要是将控制直接从一个函数转移到另一个当前正在执行的函数,而不需要经过正常的调用-返回顺序