2021/10/27 Paradigm学习笔记

1、C++函数重载原理

C++，调用函数时，根据不同的label来实现重载！
例如：

int memcmp(void *p)
{
	int n = 17;
	int m = memcmp(&n)
}

如果是C，翻译成汇编语言：

CALL <memcmp>

如果是C++，翻译成汇编语言:

CALL <memcmp_void_p>

再如：

int memcmp(void *v1, void *v2, int size)

如果是C，翻译成汇编语言：

CALL <memcmp>

如果是C++，翻译成汇编语言:

CALL <memcmp_void_p_void_p_int>

对于C++，入参的不一致 → “链接”错误→相比于C更安全，但也更死板！

2、 debug   error

• segment fault 段错误 使用内存没有映射到“段”的地址导致的！在我们的“抽象内存模型”中，内存被分为“stack”、“heap”和“code”三段！NULL = 0，不在任何一个段内，如果对 NULL 进行 dereference，就会报 “segment fault”！
• bus error 总线错误 硬件和操作系统对所有数据类型变量的地址进行了限制，int型变量的地址应该是4的倍数！使用指针时候，如果地址没对齐，会报“bus error”！

void *vp =...
*(short *)vp = 7; // 50% → bus error
*(int *)vp = 7; // 75% → bus error
*(char *)vp = 7; // OK!!!

3、缓冲区溢出

缓冲区溢出（buffer overflow）是指下面这种情况：

int main()
{
	int i;
	int array[4];
	for(i = 0; i < 4; i++) {
		array[i] = 0;
	};
	return 0;
}

4、缓冲区溢出之大小尾不同

int main()
{
	int i;
	short array[4];
	for(i = 0; i <= 4; i++) {
		array[i] = 0;
	};
	return 0;
}

5、更有趣的“无限递归”错误

void foo()
{
	int array[4];
	int i;
	for(i = 0; i <= 4; i++) {
		array[i] -= 4;
	}
}

6、利用“内存结构”传递数据

void DeclearAndInitArray()
{
	int array[100];
	int i;
	for(i = 0; i < 100; i++) {
		array[i] = i;
	}
}
void PrintArray()
{
	int array[100];
	int i;
	for(i = 0; i < 100; i++) {
		printf("%d\r\n", array[i]);
	}
}
int main(int argc, char **argv)
{
	DeclearAndInitArray();
	PrintArray();
}

为什么没有进行函数之间的数据传递，仍然能够正确打印出来 0~99呢？

   答：调用DeclearAndInitArray()，活动记录中有408（4+100x4+1x4）个字节，数组占据了saved PC下面的400个字节，DeclearAndInitArray()函数RET后，虽然这存放数组的400个字节已经出栈，但是并没有被清0；

继续调用PrintArray()，它的活动记录将占用刚才DeclearAndInitArray()的位置，并且活动记录的结构与DeclearAndInitArray()一模一样，此时，直接打印数组中的数据，会成功打印出DeclearAndInitArray()留在内存中的0~99。

这个特性能用在哪里？答：中断服务函数中！

   留给中断服务函数处理事务的时间是很短的，我们可以先构造好一些常量数据，存放在“栈”中某个地方，这样在中断服务函数中就免于构造这些数据的麻烦了！

7、为什么入参要从右向左压栈？

为了实现“可变参数”…

   通常有“可变参数”的 编程语言 ，函数入参都是从右向左压栈！

int printf(const char *control, ...);

…是可变参数！可以是任何类型数据，并且“个数”不限！

printf("%d + %d = %d \r\n", 4, 4, 8);

8、为什么复合数据类型数据要从先到后压栈？

struct type {
	int code;
};
struct type_one {
	int code;
	...
};

从上到下压栈，可以得到code与结构体变量基地址的距离！反着来，得到这个“距离”就依赖于总长度了，会变得复杂！！！

比如咱们的网络IP地址，以前的网络地址是IPv4的，用4个字节表示IP地址，某天大家意识到，4个字节的IP地址会很快被用光，因此开发了6个字节的IP地址。IPv4和IPv6对应着不同的结构体，我们希望IPv6能够兼容IPv4，所以IPv6的前4个字节结构与IPv4是一样的！要是IPv6的前4个字节后入栈，很难得到其余结构体变量基地址的距离了，会给变成带来麻烦！

9、什么是虚拟地址空间？

10、模拟“单一航班出售150张票”

int main()
{
	int numAgents = 10;
	int numTickets = 150;
	for(int agent = 1; agent <= numAgents; agent++) {
		SellTickets(agent, numTickets / numAgets);
	}
	return 0;
}

void SellTickets(int agentID, int numTickestoSell)
{
	while(numTickestoSell > 0) {
		printf("Agent %d sells a ticket \r\n", agentID);
		numTickestoSell--;
	}
	printf("Agent %d: All down.\r\n", agentID);
}

预期结果：

   打印出来160行；其中 Agent %d: All down.\r\n 占用10行。

上面这样实现，每个agent会依次买票，并不会10个 agents  同时一起买票！

希望使用1个“线程”包。

int main()
{
	int numAgents = 10;
	int numTickets = 150;
	InitThreadPackage(false);
	for(int agent = 1; agent <= numAgents; agent++) {
		char name[32];
		sprintf(name, "Agent %s Thread", agent);
		ThreadNew(name, SellTickets, 2, agent, numTickets / numAgets); // 把狗狗们都放到起跑线上
		RunAllThreads(); // 把门打开，大家一起跑啊！
	return 0;
}

void SellTickets(int agentID, int numTickestoSell)
{
	while(numTickestoSell > 0) {
		printf("Agent %d sells a ticket \r\n", agentID);
		numTickestoSell--;
		if(RandomChance(0.1)) {
		// 模拟条件：10% 概率被强制暂停运行
			ThreadSleep(1000);
		}
	}
	printf("Agent %d: All down.\r\n", agentID);
}

paradigm 关键词总结：

适用于单片机程序设计的一套paradigm体系

Part 1 C基础（功能实现）

• C的数据类型及其位模式
  
      – 原子类型：char、short、int、long、float、double、void *
  
      – 复合类型：array、string、struct、union
  
      – 特殊类型：bool、sfr、sfr16、sbit
• 算法与数据结构
  
      – 筑基_C_1 判断大小端模式
  
      – 筑基_C_2 打印数据的位模式
  
      – 筑基_C_3 交换两个变量的值
  
      – 筑基_C_4 线性搜索
  
      – 筑基_C_5 二分搜索
  
      – 筑基_C_6 冒泡排序
  
      – 筑基_C_7 选择排序
  
      – 筑基_C_8 快速排序
  
      – 筑基_C_9 rotate()
  
      – 筑基_C_10 栈
  
      – 筑基_C_11 队列
  
      – 筑基_C_12 链表

Part 2 C的底层机制（性能优化）

• 筑基_C_13 内存模型抽象
  
      – heap段：malloc()、realloc()与free()
  
      – stack段：“活动记录”
  
      – code段：“指令编码”
• 筑基_C_14 微架构
  
      – “ALU—SFR—Memory” 结构
  
      – 总线
  
      – “流水线”
• 筑基_C_15 汇编指令集
  
      – load_store类
  
      – ALU类
  
      – PC类
• 筑基_C_16 C语言调用函数的汇编实现
  
      – main() 调用 foo()
  
      – 递归
  
      – C结构体和C++的类与this
  
      – C++函数重载的实现
  
      – 数据的压栈顺序
• 筑基_C_17 预处理、编译和链接
  
      – 预处理：宏替换
  
      – 编译：根据.h的函数原型进行语法检查
  
      – 链接：去找.c→.o中的“函数实现”拼接在一起
• 筑基_C_18 debug error
  
      – segment fault：使用了“段外地址”
  
      – bus error：地址对齐
  
      – debug宏函数

Part 3 程序架构模型（构建完整程序）

• super-loop + Interrupt
• 有限状态机
• 多线程
  
      – 虚拟地址空间（MMU）
  
      – 时间片轮询
• 数据在函数间的传递模式
  
      – 全局变量
  
      – 函数入参与返回值
  
      – 利用“内存结构”

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