05 | 运行时机制：程序如何运行，你有发言权
该思维导图由 AI 生成，仅供参考
在物理机上运行
荧光笔
直线
曲线- 深入了解
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- 总结
本文深入介绍了程序在物理机和虚拟机上的执行模式，以及编译器在中后端的任务。文章详细解释了计算机的基本运行原理，包括CPU的构成和指令的执行方式，以及内存的使用模式。对于CPU的介绍包括寄存器、高速缓存和功能单元的作用，以及指令的机器码表示和汇编代码示例。此外，还提到了操作系统的分时调度机制。文章通过图文并茂的方式，生动地解释了计算机的运行机制，为读者提供了直观的认识。另外，文章还介绍了内存的寻址空间、虚拟内存机制以及栈和堆两种内存使用方式。对于栈，文章详细解释了栈帧的结构和栈的动态管理机制；对于堆，文章介绍了堆内存的申请和释放方式，以及与栈的区别和适用场景。总的来说，本文内容深入浅出，适合读者快速了解程序运行机制的基本原理，以及内存的使用模式和管理方式。文章还介绍了虚拟机的两种模型：栈机和寄存器机，以及它们的特点和应用场景。这些内容对于理解程序的执行模式和编译器的影响具有重要意义。文章还提到了一些具体的虚拟机实现，如JVM和Python的解释器，以及它们的运行机制和指令集。总的来说，本文内容涵盖了程序执行模式、编译器任务和虚拟机实现等多个方面，为读者提供了全面的技术视角。
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全部留言(11)
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- 蹦哒老师请问： 1.iOS开发中的Object-C以及swift，也是属于栈机吧？ 2.保存在栈帧中的寄存器信息，在函数调用结束之后，是怎样被恢复到寄存器中的呢？
作者回复: 1.Objective-C和Swift，应该都是直接编译成机器码执行的，不属于栈机。它们后端都是依赖于LLVM。LLVM的主要发起者之一，也是Swift语言的设计者之一。 2.在为一个函数生成目标代码（比如汇编代码）的时候，在开头部分和结尾部分会做一些固定的工作。开头部分通常叫做“序幕”（prologue），在这里会设置栈顶指针，把某些该保护的寄存器入栈等操作。而结尾部分通常叫做“尾声”（epilogue），会做跟序幕相反的操作。这里被保护的寄存器是被调用者（callee）需要保护那些寄存器，叫做被调用者责任。 另外，在调用函数前后也是一样，调用者要把另一些寄存器保护起来，防止被被调用者破坏，这叫做调用者（caller）责任。
2020-06-255 - ヾ(◍°∇°◍)ﾉﾞ现在.net core 貌似发展趋势也越来越好，有空会讲讲嘛？
作者回复: 篇幅限制，不能去设计每个编译器:-) 微软的产品往往都在易用性方面做得不错。 .NET在很多方面，也在计算机语言的设计领域做出了贡献。 微软换了新CEO以后，在开放性、拥抱开源方面做得越来越好了。
2020-06-122 
Jxin
半路出家学编译原理真吃力。基本看不懂，不过隐约觉得很重要，也有比较强的兴趣（这么秀的东西看不懂实在挠心）。去补编译原理之美了。看来得下一番功夫咯。作者回复: 加油！ 什么都比不过一颗执着的心！
2020-06-112
茶底最近正好在看asm字节码框架。可以互相印证。作者回复: Great!
2020-06-102
humor看有的资料上说进程的用户态内存段除了代码段，数据段，堆以及栈之外还有一个文件映射段，但是我看老师的图里怎么没有文件映射段呢？是省略掉了吗作者回复: 具体到每种操作系统（Windows，Linux和MacOS）、每种二进制标准，其内存分配和布局都不一样。针对不同的标准，链接程序生成的结果不同，加载程序加载到内存后的布局也不一样。 课程里是讲一些共性。 通常，仅仅写编译器，可以忽略一些二进制的细节，因为这是链接程序和加载程序的工作。如果想要了解，那就去查具体的标准。
2020-06-121- chris请问老师，v8的字节码有类似java字节码的规范吗？
作者回复: 有一个“Ignition: V8 Interpreter”的设计文档可以参考： https://docs.google.com/document/d/11T2CRex9hXxoJwbYqVQ32yIPMh0uouUZLdyrtmMoL44/edit# 由于v8的字节码只是自己使用，所以没有必要制定公共的标准规范。
2020-06-101 
风一课一思里的问题： 程序使用栈，无非是编译器最后生成了与栈操作相关的机器指令（PUSH、POP、根据bsp+偏移地址访问栈内局部变量），这个过程貌似只跟CPU有关，操作系统还会介入栈的管理吗？ 我唯一能想到的是，在线程切换的时候，OS调度器 会将 被切换线程的上下文（比如CPU寄存器里的内容）先存到这个线程的栈里，等将来这个线程被切换回来的时候，再将它的上下文恢复，从栈里把数据刷回到CPU寄存器中，让这个程序从它刚才被打断的位置继续执行下去。 整个上下文context的save/restore过程，都是OS scheduler背后做的，线程本身是无感知的。作者回复: 风最近提了不少问题，我腾出空来逐一解答哈！ 第一，你第一句准确地描述出了问题的关键，但可惜你没挖掘出答案。栈内存的管理中，CPU和操作系统到底扮演了啥角色？ 第二，操作系统切换线程上下文的过程，你说的是对的。有一个小瑕疵：线程上下文不是保存在线程栈里，而是保存在内核里的。你可以想想这有啥道理？ 这节思考题的参考答案，我放在了下一节的评论区里，你可以去看看。
2020-11-15- Black关于每课一答，如果是连续分配的内存实现的栈，那应该比较简单，修改栈顶指针实际上也就是在栈顶的地址上加固定的偏移量，指向栈内的下一块内容。 如果是非连续的，那应该类似链表，我们修改栈顶指针，而指向的内容由操作系统负责，可能是链表结构，也可能维护了一个映射表（存储栈每一层对应的地址），不知道理解对不对。
作者回复: 参考答案放到了下一节的评论区里了。你可以看一下:-)
2020-09-15 
浩仔是程序员老师，像Java虚拟机本质上也是一个进程，本身也是像c语言运行的内存布局吧？文中说到java语言有自己的内存布局，这指的是在堆中又定义的一种内存数据结构吗？2023-01-12归属地：广东1
林先森老师，JVM也是由C或者C++开发的应用程序，所以JVM本身也内存布局也是C的内存布局，文中说到Java语言有自己的内存布局，这里的内存布局是C在C内存布局中的堆上定义的一种内存数据结构吗？2023-04-29归属地：浙江
