0.3 控制流上下文详细解释一、普通控制流（函数调用）程序代码示例：执行过程中的上下文变化：主函数 main()

一、普通控制流（函数调用）

程序代码示例：

int foo(int x) {
    return x + 1;
}

int main() {
    int a = 5;
    int b = foo(a);  // 调用函数 foo
    printf("Result: %d\n", b);
    return 0;
}

执行过程中的上下文变化：

主函数 main() 的上下文：
- CPU 寄存器（如程序计数器 PC）指向 main() 中的指令。
- 栈中保存了 main() 的局部变量 a 和 b。
- 其他寄存器（如通用寄存器）可能存储临时数据。
调用函数 foo()：
- 保存上下文：
  - CPU 会将当前 PC（即 main() 中下一条指令的地址，即 printf(...) 的地址）压入栈，作为返回地址。
  - 将 main() 的栈帧（包括局部变量 a、b 等）与 foo() 的栈帧分离。
- 切换上下文：
  - PC 被设置为 foo() 的起始地址，开始执行 foo()。
  - foo() 的局部变量 x 被分配在栈中。
- 恢复上下文：
  - foo() 执行完成后，PC 从栈中弹出，恢复到 main() 的 printf(...) 指令。
  - 栈帧切换回 main()，程序继续执行。

操作系统需要处理三类异常控制流，它们分别由不同的触发原因、处理方式和目的驱动。

中断是由外部设备（如键盘、磁盘、时钟）触发的异步事件。例如：

假设程序正在执行 main()，此时用户按下键盘：

异常是CPU内部事件（如程序错误、硬件故障）触发的同步事件。例如：

程序执行 int a = 5 / 0 时触发除零异常：

陷入是程序主动请求操作系统服务的同步事件，通常通过系统调用（System Call）触发。例如：

程序调用 printf("Hello World")：

进程是程序的一次动态执行过程，由操作系统管理。从应用程序视角看，进程提供了“幻觉”：程序独占系统资源（如CPU、内存）。而操作系统通过进程上下文切换实现多任务并发执行。

进程上下文包括：

当一个进程因事件（如等待I/O）无法运行时，操作系统通过上下文切换将CPU分配给其他进程。流程如下：

假设进程A正在运行，因等待磁盘I/O被阻塞：