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什么是程序(源代码视角)

程序就是状态机

C程序的状态机模型

• 状态=堆+栈

• 初始状态的main的第一条语句

• 迁移=执行一条简单语句

  • 任何C程序都可以改写成"非复合语句"的C代码
  • 真的有这种工具和解释器

任何真正的理解都应该落到可以执行的代码

什么是程序(二进制代码视角)

状态=内存M+寄存器R

迁移=执行一条指令

调用指令syscall

• 把（M,R）完全交给操作系统，任其修改

• 实现与操作系统中的其他对象交互

  • 读写文件/操作系统状态(例如把文件内容写入vi)
  • 改变进程(运行中状态机)的状态，例如创建进程/销毁自己

t:对应用采说，操作系统可以看成一个函数，参数就是应用程序的当前状态，输出是应用程序要访问的资源。

进程的初始状态无法进行返回

如何创建一个最小的helloworld

解决异常退出

有办法让状态机“停下来”吗?

• 纯“计算”的状态机:不行
• 要么死循环，要么undefined behavior

解决办法:syscall

调试代码:syscall的实现在哪里?

• 坏消息:在libc里，不方便直接链接

• 好消息︰代码很短，而且似乎看懂了

这一部分打印helloworld

这一部分实现退出

综上所述：

程序=计算->syscall->计算->...

如何在程序的两个视角之间切换

可以直接将上述代码优化为g+=2

若是不想招上述优化

可以在不可优化部分加入memory

这样子中间部分会写入内存，因此第一个g++也会写入内存，因此无法与第二个g++串联，也就无法进行优化

操作系统中的一般程序

操作系统收编了所有的硬件/软件资源

• 只能用操作系统允许的方式访问操作系统中的对象

  • 从而实现操作系统的“霸主”地位
  • 例子: tryopen.c

• 这是为“管理多个状态机"所必须的

  • 不能打架，谁有权限就给他

Trace

本质上，听有的程序和Hello world类似

程序=状态机=计算→syscall →计算→

• 被操作系统加载

  • 通过另一个进程执行execve设置为初始状态

• 状态机执行

  • 进程管理: fork, execve, exit,...
  • 文件/设备管理:open, close, read, write,...
  • ·存储管理:mmap, brk, ...

• 直到_exit (exit _group)退出 (初学者对这一点会感到有一点惊讶)
• 说好的浏览器、游戏、杀毒软件、病毒呢?都是这些API吗?

在应用的视角下，操作系统就是一条syscall指令

理解操作系统的重要工具：gcc,binutils,gdb,strace