了解程序运行逻辑的必要性及应用和硬件的关系

╰半夏微凉° 2024-04-03 10:17 8阅读 0赞

[CSDN话题挑战赛第2期][CSDN_2]  
参赛话题：[学习笔记][Link 1]

**目录**

一、了解程序运行逻辑的必要性

二、应用和硬件的关系

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## 一、了解程序运行逻辑的必要性 ##

通过前几篇博客的汇编代码和C语言源代码进行比较，相比对程序的运行方式有了新的理解，而且，从汇编代码中获取的知识，也有助于了解Java等高级语言的特性，比如Java中就有 native 关键字修饰的变量，那么这个变量的底层就是使用C语言编写，还有一些Java中的语法只能通过汇编代码才能知道其运行逻辑。在某些情况下，对于查找bug的原因也是由帮助的

串行处理的特点：

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串行处理最大的特点就是 专心只做一件事，一件事做完之后才能去做另外一件事情

计算机是支持多线程的，多线程的核心就是CPU切换，如下图所示：

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可举个例子，看下面代码：

// 定义全局变量
    int counter = 100;
    
    // 定义MyFunc()
    void MyFunc(){
        counter *= 2;
    }
    
    // 定义MyFunc2()
    void MyFunc(){
        counter *= 2;
    }

上述代码是更新counter的值的C语言程序，MyFunc10和MyFunc20的处理内容都是把 counter的值扩大至原来的二倍，然后再把 counter的值赋值给 counter.这里，我们假设使用 **多线程处理**，同时调用了一次MyFunc1和MyFunc2 函数，这时，全局变量counter的值，理应编程100\*2\*2=400.如果你开启了多个线程的话，你会发现counter的数值有时也是200，对于为什么出现这种情况，如果你不了解程序的运行方式，是很难找到原因的

我们将上面的代码转换成汇编语言的代码如下

mov eax,dword ptr [_counter]    ; 将 counter 的值读入 eax 寄存器
    add eax,eax                     ; 将 eax 寄存器的值扩大2倍
    mov dword ptr [_counter] ,eax   ; 将 eax 寄存器的值存入 counter 中

在多线程程序中，用汇编语言表示的代码每运行一行，处理都有可能切换到其他线程中。因而，假设MyFun1 函数在读出counter数值100后，还未来得及将它的二倍值200写入counter时，正巧 MyFun2函数读出了 counter的值100，那么结果就将变为200

多线程交互程序处理步骤：

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为了避免bug，我们可以采用函数或C语言代码的行为单位来禁止线程切换的 **锁定** 方法，或者使用某种线程安全的方式来避免该问题的出现

汇编语言的经验很重要的，通过借助汇编语言，我们可以更好的了解计算机运行机制

## 二、应用和硬件的关系 ##

C、Java等高级语言编写的程序起到间接控制硬件的作用，所以大家很少直接接触到硬件的指令，硬件的控制由 **Windows 操作系统**全权负责

虽然Windows屏蔽了控制硬件的细节，但是Windows却为你开放了**系统调用** 功能来实现对硬件的控制。在Windows 中，系统调用称为 **API**，API就是应用调用的函数，这些函数的实体被存放在 **DLL**文件中

应用通过API间接控制硬件：

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下面式一个通过系统调用来间接控制硬件的实例

假如要在窗口中显示字符串，就可以使用Windows API中的 TextOut 函数。TextOut 函数的语法(C语言)如下：

BOOL TextOut{
        HDC hdc,           // 设备描述表的句柄
        int nXStart,       // 显示字符串的x坐标
        int nYStart,       // 显示字符串的y坐标
        LPCTSTR lpString， // 指向字符串的指针
        int cbString       //字符串的文字数
    }

那么，在处理TextOut 函数的内容时，从结果来看，Windows直接控制了作为硬件的显示器。但Windows本身也是软件，由此可见，Windows应该向CPU传递了某个指令，从而通过软件控制了硬件

> Windows 提供的TextOut 函数API可以向窗口和打印机输出字符。C语言提供的 printf 函数，是用来在命令提示符中显示字符串的函数。使用printf函数是无法向打印机输出字符的

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