什么是编程基础

转自CSDN：http://topic.csdn.net/u/20120407/00/1dbee1fa-0252-4400-b2bb-ee667c88f9d8.html

对程序设计来说，基础就是支撑你编程的一个环境，就像我们玩游戏一样首先要熟悉游戏规则，比如玩斗地主，你首先要知道出牌的规则，组合的规则，胜负的规则，你才能打出好牌，做编程也一样，首先必须要熟悉编程的环境和规则。
  那么有哪些规则呢（规则太多了，这里没法完全列举，只列举几个很重要的规则），只要搞清这些规则，并活用这些规则，慢慢就会对编程更加有体会。

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  规则1.CPU只能访问内存单元不直接访问外部存储器（比如磁盘），因此所有的指令必须装入内存后,cpu才能访问并执行。这样问题就来了，如何将程序装入内存？要搞清这个问题，需要知道内存空间，内存寻址以及相应的机器指令，这些就是所谓的基础。

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  规则2.CS寄存器和IP寄存器唯一确定当前将要执行的指令在哪个内存单元。从高级语言来看程序运行就是执行一系列的源代码，那么本质原因是什么呢？就是CS:IP不断变化然后执行对应内存地址中的指令。因此若是CS:IP顺序变化，那么程序就顺序执行；如果CS:IP发生突变，那么程序就执行相应的跳转。我们程序结构的本质就是建立在这个基础上的。比如函数调用这样的跳转结构。

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  规则3.CPU制定了一套异常处理流程，专门来处理异常指令。什么是异常我先举个列子，比如我们玩斗地主，一副牌里面只有一个大王和一个小王，如果我们在打牌的过程中，发现自己的手中有个大王，但是别的玩家却突然打出一张大王，这个时候我们就说发生异常了，因为规定的是只有一个大王，可是一副牌中却出现了两个大王，那么很可能是我们的牌有问题，这副牌不完整，这个时候我们一般选择中止游戏，不再接着继续出牌了。那么什么是CPU异常呢，CPU又如何处理异常呢？举个例子，当CPU检测到除0的指令时，CPU就认为程序出现异常了（除0是没有意义的，计算机无法计算结果），那么又如何处理异常呢，一般来说由相关的硬件强行改变CS:IP的值，将CS:IP的值指向处理该异常的一段新的指令地址(这里我们看到了规则2的应用,通过改变CS:IP来改变程序的执行流程，由于发生异常后CS:IP指向了新的地方，CPU就无法继续执行当前除0指令后面的程序指令了)，而且新指向的处理异常的指令通常都是终止当前的程序，将程序从内存中卸载（参考规则1，内存和程序执行的关联）。因此我们知道写下如下程序时int a=1;int b=0;int c=a/b;int d=a+b;编译并运行程序会导致崩溃的原因是什么了。知道了为什么后面的int d=a+b指令为什么无法执行了。正是这些基础，让你知其然，更知其所以然。

 

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  规则4.上面所说的规则都是针对CPU等硬件而言的，下面我们说下操作系统的规则，因为计算机系统是一个分层的结构，我们很多时候不是直接在机器一层编程，而是在操作系统这一层。对于80386这样的硬件，因为有32根地址总线，因此逻辑空间为4GB，操作系统规定当CPU模式处在内核模式（需要了解CPU硬件的各种工作模式，这也是一个规则）的情况下，程序指令可以访问整个4GB的地址空间，当CPU模式处在用户模式的情况下,就只能访问低2GB的地址空间，不能访问高2GB的地址空间。类似于规则3中CPU的异常机制一样，操作系统也规定了一套异常机制，如果在用户模式下，检测到访问高2G地址空间的指令时操作系统就认为该指令是异常指令(注意：这是操作系统规定的异常指令而不是CPU规定的).类型于规则3中处理除0异常一样，操作系统也会终断当前程序，不再接着继续执行后面的程序指令。 所以当我们写下如下程序时，int *p = (int*)0xEFFFFFFF; *p = 0;在CPU的用户模式下编译运行时，程序会发生终止崩溃。现在你应该知其所以然了吧。（因为0xEFFFFFFF是高2GB的地址，在用户模式下访问该地址触发了操作系统异常）。

 

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  通过上面的叙述，我们可能对程序设计有了新的体会，那就是熟悉你当前编程的环境，知道有哪些机制，有哪些规则，哪些限制，只有知道这些基本概念了，你才能做到游刃有余，学习编程时心底更加踏实安稳，这不是仅仅背几个API，理解几个数据结构和算法就能登堂入室的