异常的种类

异常是什么

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。处理器状态被编码为不同的位和信号，状态变化则被称为事件。事件可能和当前指令I_cur的执行有关，比如执行该指令时导致缺页、算术溢出或者试图除以0。事件也可能与I_cur的执行无关，比如指令执行期间有一个I/O请求到达。当处理器检测到有事件发生时，它就会通过异常表（exception table）间接调用异常处理程序（exception handler）来处理该事件。当异常处理程序完成处理后，根据引起异常的事件类型来决定将控制返回到哪里，有三种情况：

1）返回到当前指令I_cur；

2）返回到没有发生异常时要执行的下一条指令I_next；

3）终止被中断的程序。

异常的种类

异常可以分为四类：中断（interrupt）、陷阱（trap）、故障（fault）和终止（abort）。

1）中断

中断是异步发生的，是由I/O设备的信号引起的。I/O设备（例如网卡，硬盘等）通过向处理器芯片上的一个引脚发送信号，并将异常号放到系统总线上以触发中断，其中异常号用来标识引起中断的设备。处理器执行完当前指令I_cur后，发现中断引脚电压变高，就从系统总线读取异常号，然后调用对应的中断处理程序（interrupt handler）进行处理。处理程序返回时将控制交给下一条指令I_next。

2）陷阱

陷阱是有意为之的异常，它是指令执行的结果。和中断一样，陷阱处理程序返回时将控制移交给下一条指令I_next。最常见的陷阱是系统调用（system call）。用户程序经常需要向内核请求服务，为了使内核的服务安全可控，处理器提供一条特殊指令“syscall n”，用户可以通过执行该指令请求内核服务n。执行syscall指令会陷入到异常处理程序中，该程序对参数解码并调用适当的内核程序。系统调用和过程调用不同，普通函数运行在用户模式（user mode）下，在这个模式下函数可以执行的指令类型是有限的，并且只能访问和调用函数相同的栈，而系统调用运行在内核模式（kernel mode）下，该模式下系统调用执行任何指令并可以访问内核栈。

3）故障

故障是由错误情况引起的。当故障发生时，处理器将控制转移给故障处理程序，如果程序能修正这个错误，它返回时就将控制转交给引起故障的指令，否则程序返回到内核中的abort例程，abort例程会终止引起故障的应用程序。比较常见的故障有缺页异常。

4）终止

终止是不可恢复的致命错误导致的结果，通常是硬件错误，比如内存损坏时发生奇偶错误。终止处理程序将控制返回给一个abort例程，它会终止应用程序。