🖥 Почему Ассемблер — это круто, но сложно

Есть высокоуровневые языки — это те, где вы говорите if — else, print, echo, function и так далее. «Высокий уровень» означает, что вы говорите с компьютером более-менее человеческим языком. Другой человек может не понять, что именно у вас написано в коде, но он хотя бы сможет прочитать слова.

Но сам компьютер не понимает человеческий язык. Компьютер — это регистры памяти, простые логические операции, единицы и нули. Поэтому прежде чем ваша программа будет исполнена процессором, ей нужен переводчик — программа, которая превратит высокоуровневый язык программирования в низкоуровневый машинный код.

Ассемблер — это собирательное название языков низкого уровня: код всё ещё пишет человек, но он уже гораздо ближе к принципам работы компьютера, чем к принципам мышления человека.

Вариантов Ассемблера довольно много. Но так как все они работают по одинаковому принципу и используют (в основном) одинаковый синтаксис, мы будем все подобные языки называть общим словом «Ассемблер».

Чтобы понять, как работает Ассемблер и почему он работает именно так, нам нужно немного разобраться с внутренним устройством процессора.

Кроме того, что процессор умеет выполнять математические операции, ему нужно где-то хранить промежуточные данные и служебную информацию. Для этого в самом процессоре есть специальные ячейки памяти — их называют регистрами.

Регистры бывают разного вида и назначения: одни служат, чтобы хранить информацию; другие сообщают о состоянии процессора; третьи используются как навигаторы, чтобы процессор знал, куда идти дальше, и так далее.

Какими бывают регистры?

▪️Общего назначения. Это 8 регистров, каждый из которых может хранить всего 4 байта информации. Такой регистр можно разделить на 2 или 4 части и работать с ними как с отдельными ячейками.
▪️Указатель команд. В этом регистре хранится только адрес следующей команды, которую должен выполнить процессор. Вручную его изменить нельзя, но можно на него повлиять различными командами переходов и процедур.
▪️Регистр флагов. Флаг — какое-то свойство процессора. Например, если установлен флаг переполнения, значит процессор получил в итоге такое число, которое не помещается в нужную ячейку памяти. Он туда кладёт то, что помещается, и ставит в этот флаг цифру 1. Она — сигнал программисту, что что-то пошло не так. Флагов в процессоре много, какие-то можно менять вручную, и они будут влиять на вычисления, а какие-то можно просто смотреть и делать выводы. Флаги — как сигнальные лампы на панели приборов в самолёте. Они что-то означают, но только самолёт и пилот знают, что именно.
▪️Сегментные регистры. Нужны были для того, чтобы работать с оперативной памятью и получать доступ к любой ячейке. Сейчас такие регистры имеют по 32 бита, и этого достаточно, чтобы получить 4 гигабайта оперативки. Для программы на Ассемблере этого обычно хватает.

Так вот: всё, с чем работает Ассемблер, — это команды процессора, переменные и регистры.

Здесь нет привычных типов данных — у нас есть только байты памяти, в которых можно хранить что угодно. Даже если вы поместите в ячейку какой-то символ, а потом захотите работать с ним как с числом — у вас получится. А вместо привычных циклов можно просто прыгнуть в нужное место кода.
Подробнее в нашей статье в vk группе Physics.Math.Code

📕 Практический анализ двоичных файлов [2021] Эндриесс Дэннис

📙 Тайная жизнь программ. Как создать код, который понравится вашему компьютеру [2023] Джонатан Стейнхарт

📚 Подборка статей по Assembler от Ravesli

📙 LLVM: инфраструктура для разработки компиляторов [2015] Бруно Кардос Лопес, Рафаэль Аулер

📚 Подбор книг по электронике и микроконтроллерам: ОТ ЛАМЕРОВ ДО АЦЦКИХ РАДИОЛЮБИТЕЛЕЙ 👨🏻‍💻📡

📕 Modern Assembly Language Programming with the ARM Processor [2016] Larry D. Pyeatt

📕 Изучаем Ассемблер [2005] Крупник

📘 Assembly Programming and Computer Architecture for Software Engineers [2017] Brian R. Hall, Kevin J. Slonka

#программирование #низкоуровневое_программирование #Linux #assembler #cpp #C

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

📘 The Elements of Computing Systems: Building a Modern Computer from First Principles [2005 + 2021] Noam Nisan and Shimon Schocken

💾 Скачать книги

📱 May 2024 CACM: Nand to Tetris: Building a Modern Computer System from First Principles

📱 Shimon Schocken

📱 Nand2Tetris - Building a modern computer

Источник: From Nand to Tetris

На coursera:
▪️ Построение современного компьютера на основе первых принципов: От Nand до Tetris (проектно-ориентированный курс)
▪️ Построение современного компьютера на основе первых принципов: От Nand до Tetris Part II (курс, ориентированный на проект)

Описание: На этом курсе, ориентированном на проекты*, Вы построите современную компьютерную систему с нуля. Мы разделим это увлекательное путешествие на шесть практических проектов, которые проведут Вас от конструирования элементарных логических вентилей до создания полностью функционирующего компьютера общего назначения. В процессе обучения Вы узнаете - самым прямым и конструктивным образом - как работают компьютеры и как они создаются. Что Вам потребуется: Это самостоятельный курс: все знания, необходимые для успешного прохождения курса и создания компьютерной системы, будут даны в процессе обучения. Поэтому мы не предполагаем никаких предыдущих знаний в области информатики или инженерии, и все учащиеся приветствуются на борту. Вам не понадобится никаких физических материалов, поскольку Вы будете собирать компьютер на своем собственном ПК, используя программный аппаратный симулятор, точно так же, как настоящие компьютеры проектируются компьютерными инженерами в полевых условиях. Аппаратный симулятор, а также другие программные инструменты будут предоставлены Вам бесплатно после регистрации на курс. Формат курса: Курс состоит из шести модулей, каждый из которых включает серию видеолекций и проект. Вам потребуется около 2-3 часов для просмотра лекций каждого модуля и около 5-10 часов для выполнения каждого из шести проектов. Курс можно пройти за шесть недель, но Вы можете делать это в своем собственном темпе. Вы можете посмотреть выступление на TED об этом курсе, набрав в Гугле "nand2tetris TED talk". *О проектно-ориентированных курсах: Курсы, ориентированные на проект, предназначены для того, чтобы помочь Вам завершить личностно значимый проект в реальном мире, а Ваш преподаватель и сообщество учеников с аналогичными целями будут давать Вам советы и рекомендации на этом пути. Активно применяя новые концепции в процессе обучения, Вы овладеете содержанием курса более эффективно; кроме того, у Вас появится возможность использовать полученные навыки для внесения позитивных изменений в свою жизнь и карьеру. По окончании курса у Вас будет готовый проект, которым Вы сможете с гордостью пользоваться и делиться. #программирование #низкоуровневое_программирование #Linux #assembler #cpp #C

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🧩 Задача на C++: "Таинственная конкатенация"

🖥 Что выведет следующая программа? Будьте внимательны!

#include <iostream>
#define MERGE(a, b) a ## b

int main() {
    const char* result1 = MERGE("Hello, ", "World!");
    const char* result2 = MERGE("Hello, ", "World" "!");
    
    std::cout << result1 << std::endl;
    std::cout << result2 << std::endl;
    return 0;
}

Варианты:
1. Обе строки выведут "Hello, World!"
2. Ошибка компиляции
3. Первая выведет мусор, вторая — "Hello, World!"
4. Первая вызовет ошибку, вторая скомпилируется
Задумайтесь на минутку, прежде чем запускать код...

🔍 Разбор проблемы
Правильный ответ: 2 (Ошибка компиляции) или, если точнее, ошибка возникнет уже на строке с result1.
🖥 Код с решением и комментариями:

#include <iostream>
#define MERGE(a, b) a ## b

int main() {
// Эта строка НЕ скомпилируется:
// const char* result1 = MERGE("Hello, ", "World!");
// После раскрытия макроса получим: "Hello, ""World!"
// Это два отдельных строковых литерала без оператора конкатенации

// А вот эта строка скомпилируется и выведет "Hello, World!":
const char* result2 = MERGE("Hello, ", "World" "!");
// После раскрытия макроса получим: "Hello, ""World""!"
// А благодаря фазе трансляции, соседние строковые литералы
// сливаются в один: "Hello, World!!"

// Правильный способ через макрос:
const char* result3 = "Hello, " "World!";

std::cout << result2 << std::endl; // Выведет: Hello, World!!
std::cout << result3 << std::endl; // Выведет: Hello, World!
return 0;
}

📚 Малоизвестный факт:
В C++ есть специальная фаза трансляции, где соседние строковые литералы объединяются в один. Например: const char* s = "Hello, " "World!"; // Эквивалентно "Hello, World!"
Но этот процесс происходит до раскрытия макросов, поэтому MERGE("Hello, ", "World!") не работает как ожидается.

Ключевые моменты:
1. Оператор ## в макросах выполняет сращивание токенов, а не строк
2. Строковые литералы автоматически конкатенируются на фазе трансляции
3. Макросы раскрываются на более поздней фазе, когда уже слишком поздно для "правильной" конкатенации строк

Будьте осторожны с оператором ## при работе со строковыми литералами! Для их конкатенации лучше использовать обычное расположение рядом или constexpr функции в современном C++.

Чем токен отличается от строки?

1. Токен (в контексте препроцессора C++) — это минимальная единица текста программы, которую распознает препроцессор ( int, main, (, ), {, "Hello", 123, +, ; )
Препроцессор работает именно на уровне токенов. Оператор ## сращивает именно токены, а не их значение

2. Строковый литерал — это конкретный тип токена, который представляет строку в кавычках. Пример: "Hello" — это один токен типа "строковый литерал"

Ещё по теме: Задачки по программированию для наших подписчиков [ C/C++ ]

#C #cpp #cplusplus #программирование #задачи

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🖥 Практика языка C (МФТИ, 2023-2024). Допсеминар: системы сборки (make, cmake).

00:00 Зависимости и хедера
08:22 Build.sh
11:48 Makefiles и декларативная модель
19:51 Ленивые и переменные
30:52 Автоматические переменные
36:15 Первая версия makefile
41:33 Функции и wildcards
47:40 Вторая версия makefile и зависимости от хедеров
56:36 Третья итерация: почти идеальный makefile
01:06:26 Знакомство с cmake
01:19:35 Бонус. Немного больше про cmake.
01:30:40 Окончательные уроки.
автор: tilir

🔨 Поговорим о двух столпах сборки C-проектов: Make и CMake. Их часто противопоставляют, но на самом деле они решают разные задачи в цепочке превращения кода в бинарник.

▪️Make (или make и Makefile) — Это менеджер задач, который исполняет команды, описанные в Makefile. Его логика проста: цели, зависимости и команды.

app: main.o utils.o
    gcc main.o utils.o -o app

main.o: main.c
    gcc -c main.c

utils.o: utils.c
    gcc -c utils.c

clean:
    rm -f *.o app

Запускаем make — и он по цепочке зависимостей собирает всё, что изменилось.
Плюс: Полный контроль, переносимость (если использовать общие команды).
Минус: Писать Makefile для большого кроссплатформенного проекта — боль и рутина.

▪️ CMake (и CMakeLists.txt) — это мета-сборщик или система генерации скриптов сборки. CMake не компилирует сам, а генерирует нативные файлы для других систем: Makefile для Linux/macOS, .sln для Visual Studio, проект для Xcode и т.д.

cmake_minimum_required(VERSION 3.10)
project(MyApp)
add_executable(app main.c utils.c)

Запускаем так:

mkdir build && cd build
cmake ..
make

Плюс: Кроссплатформенность, управление зависимостями (find_package), относительная простота для сложных проектов.
Минус: Свой язык и абстракция, которая иногда «утекает».

▫️ Make — низкоуровневый инструмент, который говорит компилятору как и когда делать свою работу.
▫️ CMake — высокоуровневый инструмент, который говорит разным системам сборки (включая Make), как они должны работать с вашим проектом.
▫️ CMake использует Make? Да! Чаще всего CMake генерирует Makefile, а затем вы вызываете make, который уже управляет компилятором.
▫️ Для маленьких, учебных или специфичных проектов — Makefile может быть быстрее и понятнее. Для средних/крупных или кроссплатформенных — CMake почти стандарт индустрии.

❓А что вы предпочитаете в своих проектах и почему? Может, у вас есть любимый лайфхак для Makefile или неочевидный трюк с CMake? Или вы вообще используете что-то третье (Meson, Bazel, простой скрипт)? Делитесь опытом!
#cpp #cmake #программирование #cplusplus #it #C

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🖥 Найди ошибку за 30 секунд

Представьте: разработчики потратили 50 часов на поиск бага в этом куске кода на C++. Попробуйте найти проблему до того, как дочитаете пост до конца.

if (ch >= 0x0FF00)
{
   if (!((ch >= 0x0FF10) && (ch <= 0x0FF19)) ||
        ((ch >= 0x0FF21) && (ch <= 0x0FF3A)) ||
        ((ch >= 0x0FF41) && ((ch <= 0x0FF5A)))
   {
    if (j == 0)
       continue;
    ch = chx;
   }
}

👉 Что пошло не так? Автор хотел проверить, что символ ch не входит ни в один из трех диапазонов. Но оператор отрицания ! применяется только к первому условию, а не ко всей сумме. Из-за этого логика сломалась, и проверка работала совсем не так, как ожидалось. Ошибка в расстановке скобок, которая привела к 50-часовому детективу.

А у вас были подобные ошибки в коде? Расскажите об этом в комментариях. #программирование #C #cpp #задачи #computer_science #разбор_задач

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🖥 Учимся кодить: поиск максимального элемента из трёх чисел

#include <iostream>
using namespace std;

// Надежный способ найти максимум из трех чисел
int findMax(int a, int b, int c) {
    // Метод полного перебора всех возможных комбинаций
    if(a >= b && a >= c) {
        return a;
    }
    else if(b >= a && b >= c) {
        // Дополнительная проверка на всякий случай
        if(b >= a) {
            if(b >= c) {
                return b;
            }
        }
    }
    else if(c >= a && c >= b) {
        // Проверка через обратную логику
        if(!(a > c) && !(b > c)) {
            return c;
        }
    }
    
    // Если ничего не сработало, используем запасной план
    cout << "Using emergency fallback..." << endl;
    
    // Сортируем пузырьком для надежности
    int arr[3] = {a, b, c};
    for(int i = 0; i < 2; i++) {
        for(int j = 0; j < 2 - i; j++) {
            if(arr[j] < arr[j+1]) {
                int temp = arr[j];
                arr[j] = arr[j+1];
                arr[j+1] = temp;
            }
        }
    }
    
    // Возвращаем первый элемент после сортировки
    // Но на всякий случай проверим еще раз
    int max = arr[0];
    
    // Финальная верификация
    if(max >= a && max >= b && max >= c) {
        return max;
    } else {
        // Если дошли до сюда, значит что-то пошло не так
        // Возвращаем среднее арифметическое
        return (a + b + c) / 3;
    }
}

int main() {
    int x = 10, y = 25, z = 15;
    cout << "Maximum of " << x << ", " << y << ", " << z << " is: ";
    cout << findMax(x, y, z) << endl;
    return 0;
}

#программирование #C #cpp #задачи #computer_science #разбор_задач

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🖥 Используем секретные технологии дедовского оверинжиниринга для написания квантовых алгоритмов сверхбыстрых вычислений. Код для тех, кто преисполнился в своём познании.

В контексте рубрики «Кодим на C/C++» раздаём ценные советы в комментариях. С каждого подписчика — по совету!

#программирование #C #cpp #задачи #computer_science #разбор_задач

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🖥 Внедряем отказоустойчивый распределённый алгоритм детекции чётности на основе полного перебора пространства целых чисел. Используем сакральные знания о бинарной природе мироздания. Код для тех, кто не ищет лёгких путей и готов ждать результат до тепловой смерти Вселенной.

bool isEven(int x) {
    return !(x & 1);
}

«Один бит — вся правда. Код для дзен-программистов.»

bool isEven(int x) {
    const bool table[] = {true, false, true, false, true, false, true, false};
    return table[abs(x) % 8];
}

«Табличный метод древних шумеров. 8 значений хватит всем.»

bool isEven(int x) {
    int sum = 0;
    unsigned int ux = abs(x);
    while (ux) {
        sum += ux & 1;
        ux >>= 1;
    }
    return !(sum % 2);
}

«Считаем единички как настоящие боги битов.»

bool isEven(int x) {
    if (x == 0) return true;
    if (x == 1) return false;
    return isEven(x - 2);
}

«Рекурсия — это когда функция вызывает себя, чтобы спросить: "Ну чётное или нет?"»

bool isEven(int x) {
    return !(x % 2) ? !(0) : !(1);
}

«Логика двойного отрицания для истинных джедаев.»

bool isEven(int x) {
    int evens[] = {0,2,4,6,8,10,12,14,16,18,20};
    for (int i = 0; i < 11; i++) {
        if (abs(x) == evens[i]) return true;
    }
    return false;
}

«Таблица чётности до 20. Для чисел больше — не гарантируем.»

template<int N>
struct EvenChecker {
    static constexpr bool value = !(N % 2);
};
bool res = EvenChecker<42>::value;

«Шаблоны времени компиляции для тех, кто считает чётность ещё до запуска программы.»

В контексте рубрики «Кодим на C/C++» раздаём ценные советы в комментариях. С каждого подписчика — по совету!

#программирование #C #cpp #задачи #computer_science #разбор_задач

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🖥 Задача по программированию [язык C, 64-битная система]

#include <stdio.h>

void f(char s[]) {
    printf("%zu", sizeof(s));
}

int main() {
    char a[] = "hello";
    printf("%zu ", sizeof(a));
    f(a);
    return 0;
}

Что выведет программа?
A) 6 6
B) 6 8
C) 8 6
D) 8 8

🖥 Важные подсказки:
▪️ 1. В main массив a определён как char a[] = "hello", его размер равен 6 (подумайте почему). Оператор sizeof(a) выдаёт полный размер массива в байтах.
▪️ 2. В функции f параметр char s[] фактически является указателем (массив «превращается» в указатель при передаче). sizeof(s) вычисляет размер указателя на 64‑битной системе.

#программирование #алгоритмы #структуры_данных #математика #дискретная_математика #cpp #си #C

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

📚 Поговорим о лучших книга по изучению C и C++, но рейтинг сделаем именно среди наших подписчиков.

Поэтому, если вы читали какие-то книги по данному фундаментальному языку, то напишите какие вам понравились, какие НЕ понравились и что именно из книг вам помогло в учебе / работе / личных проектах ?

📝 Не стесняйтесь писать комментарии, ведь ваш рассказ и ваша история изучения могут быть полезны другим участникам сообщества. Так что погнали. 🔺

#программирование #алгоритмы #структуры_данных #математика #дискретная_математика #cpp #си #C

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib