机器指令到汇编再到高级编程语言( 三 ) _编程语言

文章插图

例如我们在执行一个叫 main 的函数时，会为它在内存里面创建一个帧，用来保存所有main 中使用的内部变量。main 函数执行结束后，该帧就会被回收，释放所有的内部变量，不再占用空间。

文章插图

如果在 main 函数内部调用了其他函数，例如 add_a_and_b 函数，那么执行到这一行的时候，系统也会为 add_a_and_b 新建一个帧，用来储存它的内部变量。也就是说，此时同时存在两个帧：main 和 add_a_and_b 。一般来说，调用栈有多少层，就有多少帧。

文章插图

【机器指令到汇编再到高级编程语言】等到 add_a_and_b 运行结束，它的帧就会被回收，系统会回到函数 main 刚才中断执行的地方，继续往下执行。通过这种机制，就实现了函数的层层调用，并且每一层都能使用自己的本地变量。
我们可以把栈理解为一个下方密封，而上方打开的「桶」。

文章插图

生成的新帧放入我们称之为「入栈」，而释放帧我们称之为「出栈」。栈的特点就是，最晚入栈的帧最早出栈（因为最内层的函数调用，最先结束运行），这就叫做 "后进先出" 的数据结构。每一次函数执行结束，就自动释放一个帧，所有函数执行结束，整个栈就都释放了。
汇编语言演示举个简单的例子，我们需要计算：
(1 + 4) * 2 + 3我们按照「后缀表示法」进行一下转换：
1，4，+，2，*，3，+我们平常使用的方法是「中缀表示法」，也就是把计算符号放中间，例如 1 + 3，后缀则是把符号放最后，例如 1, 3, + 。
这样做的好处是没有先乘除后加减的影响，也没有括号，直接运算就行了。（例如 1, 3, +，先把 1 和 3 保存起来碰到 + 知道是加法则直接相加）
OK，我们从头开始使用汇编语言来编写一下程序，首先第一步：把 1 保存起来（放入寄存器）：
MOV1之后是 4, +，那就直接加一下：
ADD 4然后是 2, *，那就直接乘一下（SHL 是向左移动一位的意思，二进制中左移一个单位就相当于乘以 2，例如 01 表示 1，而 10 则表示 2）：
SHL 0最后是 3, +，再加一下：
ADD 3完整程序如下：
MOV1ADD4SHL0ADD3这似乎看起来比 00001111 这样的二进制要好上太多了！程序员们感动到落泪：

文章插图

Part 3. 高级编程语言

文章插图

摆脱了二进制，我们有了更可读的汇编语言，但仍然十分繁琐和复杂，每一条汇编指令代表一个基本操作，例如：「从内存 x 位置获取一个数字并放入寄存器 A」、「将寄存器 A 中的数字添加到寄存器 B 的数字上」。这样的编程风格既费时又容易出错，并且一旦出错还很难发现。
例如，我们来看一看「1969 年阿波罗 11号登月计划」用来防止登月舱计算机耗尽自身资源的 BAILOUT 代码：

POODOOINHINTCAQTSALMCADRTCBANKCALLCADRVAC5STOR# STORE ERASABLES FOR DEBUGGING PURPOSES.INDEXALMCADRCAF0ABORT2TCBORTENT OCT77770OCT77770# DONT MOVECAV37FLBIT# IS AVERAGE G ONMASKFLAGWRD7CCSATCWHIMPER -1# YES.DONT DO POODOO.DO BAILOUT.TCDOWNFLAGADRESSTATEFLGTCDOWNFLAGADRESREINTFLGTCDOWNFLAGADRESNODOFLAGTCBANKCALLCADRMR.KLEANTCWHIMPER

出处：改变世界的代码行 - https://www.infoq.cn/article/5CaYH8NbS6BmptWKRgkX

似乎不太容易读的样子...

“
阿波罗登月计划的源代码在 Github 上已经公开，有兴趣的可以去下方链接膜拜一下（可以去感受一下当时程序员的工程能力）：
https://github.com/chrislgarry/Apollo-11
另外附一下当时代码的设计负责人 Margaret Heafield Hamilton（女程序员）和完成的堆起来跟人一样高的代码量：

第一个高级语言：FORTRAN当 John Backus 在 1950 年以一名科学程序员的身份加入 IBM 时，已经可以使用诸如 ADD 之类的助记词代替数字代码来编写程序，也就是我们的汇编语言。这使编程变得容易一些，但是即使是一个简单的程序也需要数十次操作，并且仍然很难找到错误。