必须了解机器架构才能编写代码吗？

Question

假设我正在用 Java 或 Python 或 C++ 编程解决一个简单的问题，可能是构建 TCP/UDP 回显服务器或阶乘计算。 我是否需要关心架构细节，即它是 32 位还是 64 位？

恕我直言，除非我正在编程一些与相当低级的东西有关的东西，否则我不必担心它是 32 位还是 64 位。 我哪里出错了？ 还是我说得对？？？

Answer 1

在大多数情况下正确

运行时/语言/编译器将抽象这些细节，除非您直接处理低级别的字长或二进制文件。

甚至字节顺序也是由内核中的 NIC/网络堆栈抽象的。 已为您翻译。 当用 C 语言编写套接字时，有时在发送数据时必须处理网络的字节顺序……但这并不涉及 32 位或 64 位差异。

在处理二进制数据 blob 时，将它们从一种体系结构映射到另一种体系结构（例如作为 C 结构的覆盖）可能会导致其他人提到的问题，但这就是我们开发基于字符等的体系结构独立协议的原因。

事实上，像 Java 这样的东西在虚拟机中运行，这又进一步抽象了机器！

了解一点架构的指令集，以及语法是如何编译的，可以帮助您了解平台并编写更清晰、更紧凑的代码。 我知道在学习编译器之后我会对一些旧的 C 代码做鬼脸！

Answer 2

了解事物如何工作，无论是虚拟机如何工作，以及它如何在您的平台上工作，或者某些 C++ 结构如何转换为汇编，总是会让您成为更好的程序员，因为您会理解为什么应该按照它们的方式完成事情是。

您需要了解内存等知识，才能了解什么是缓存未命中以及为什么它们可能会影响您的程序。 您应该知道某些事情是如何实现的，即使您可能只使用接口或高级方式来实现它，但了解它的工作原理将确保您以最佳方式进行操作。

对于数据包工作，您需要了解数据如何存储在平台上，以及如何通过网络将数据发送到不同的平台可能会改变数据的读取方式（字节顺序）。

您的编译器将充分利用您正在编译的平台，因此只要您严格遵守标准和代码，您就可以忽略大多数事情并假设编译器会找出最好的东西。

简而言之，不。 您不需要了解低级内容，但了解总没有坏处。

Answer 3

上次我查看 Java 语言规范时，它在整数装箱部分包含一个可笑的陷阱。

Integer a = 100;
Integer b = 100;

System.out.println(a == b);

这保证打印 true。

Integer a = 300;
Integer b = 300;

System.out.println(a == b);

不保证打印 true。 这取决于运行时间。 该规范将其完全开放。 这是因为对 -128 和 127 之间的 int 进行装箱会返回“interned”对象（类似于字符串文字的 interned 方式），但鼓励语言运行时的实现者根据需要提高该限制。

我个人认为这是一个疯狂的决定，我希望他们从那时起就解决了这个问题（编写一次，在任何地方运行？）

Answer 4

有时你必须费心。

当这些低级细节突然跳出来并咬住你时，你可能会感到惊讶。 例如，Java 将 double 标准化为 64 位。 然而，Linux JVM 使用“扩展精度”模式，此时只要 CPU 寄存器中的双精度数就是 80 位。 这意味着下面的代码可能会失败：

double x = fun1();
double y = x;

System.out.println(fun2(x));

assert( y == x );

仅仅因为 y 被强制从寄存器移入内存并从 80 位截断为 64 位。

Answer 5

在 Java 和 Python 中，架构细节被抽象出来，因此实际上或多或少不可能编写依赖于架构的代码。

对于 C++，这是一个完全不同的问题 - 您当然可以编写不依赖于体系结构细节的代码，但是您必须小心避免陷阱，特别是涉及依赖于体系结构的基本数据类型，例如 int 。

Answer 6

只要你做事正确，你几乎不需要知道大多数语言的情况。 在许多方面，您永远不需要知道，因为语言行为不会变化（例如，Java 精确指定运行时行为）。

在 C++ 和 C 中，正确行事包括不对 int 做出假设。 不要将指针放入 int 中，当您对内存大小或地址执行任何操作时，请使用 size_t 和 ptrdiff_t。 不要指望数据类型的大小：int 必须至少为 16 位，几乎总是 32 位，在某些体系结构上可能为 64 位。 不要假设浮点运算在不同的机器上以完全相同的方式完成（IEEE 标准有一些余地）。

几乎所有支持网络的操作系统都会为您提供一些方法来处理可能的字节顺序问题。 使用它们。 使用像 isalpha() 这样的语言工具来对字符进行分类，而不是对字符进行算术运算（这可能有点奇怪，比如 EBCDIC）。 （当然，现在更常见的是使用 wchar_t 作为字符类型，并在内部使用 Unicode。）

Answer 7

如果您使用Python或Java编程，解释器和虚拟机分别抽象这一层架构。 然后您无需担心它是在 32 位还是 64 位架构上运行。

对于 C++ 则不然，有时您必须问自己是在 32 位机器上运行还是在 64 位机器上运行

Answer 8

仅当您发送和接收原始 C 结构时，您才需要关心“字节顺序”
然而

ret = send(socket, &myStruct, sizeof(myStruct));

，这不是推荐的做法。

建议您在各方之间定义一个协议，这样就无关紧要了
双方的机器架构。

Answer 9

在 C++ 中，如果您想编写在 32 位或 64 位上正常工作的代码，则必须非常小心。
例如，许多人错误地认为 int 可以存储指针。

Answer 10

使用 java 和 .net，您实际上不必费心，除非您正在做非常低级的事情，例如摆弄位。 如果您使用的是 c、c++、fortran，您可能会过得去，但我实际上建议使用“stdint.h”之类的东西，其中您使用 uint64_t 和 uint32_t 等明确声明，以便明确。 此外，您还需要根据链接方式使用特定的库进行构建，例如 64 位系统可能在默认的 64 位编译模式下使用 gcc。

Answer 11

32 位机器最多允许您拥有 4 GB 的可寻址虚拟内存。 （实际上，它甚至比这个还要小，通常是 2 GB 或 3 GB，具体取决于操作系统和各种链接器选项。）在 64 位计算机上，您可以拥有巨大的虚拟地址空间（在任何实际意义上，仅受磁盘限制） ）和一个相当大的内存。

因此，如果您希望使用 6GB 数据集进行某些计算（假设需要不连贯的访问，并且不能一次只传输一点数据），那么在 64 位架构上，您可以将其读入 RAM 并执行您的操作，而在 32 位架构上，您需要一种完全不同的方法来处理它，因为您根本无法选择保留整个数据集。