Базовый CS с нуля
Control flow: тест с множественным выбором
Суть Синтез всего unit по control flow с множественным выбором: program counter, conditional jump и флаги, fall-through, backward jump и почему loop повторяется или работает вечно.
Высота — путь к senior
НольJuniorMiddleSenior
Ты на middle-высоте — в небеШесть вопросов, проходящих через весь unit. Ни один не просит определение. Каждый просит рассуждать о том, что program counter сделает дальше — а это и есть единственный вопрос, к которому сводятся любой branch и любой loop.
Цель
Убедитесь, что вы связываете четыре урока в одну модель: program counter управляет flow, инструкция сравнения выставляет флаги, conditional jump читает один бит флага, backward jump повторяет тело, а if/else — это просто два адреса назначения для PC.
Викторина
Completed
Две работающие машины хранят одинаковые байты инструкций по одинаковым адресам, но исполняют совершенно разные последовательности инструкций. Как такое возможно?
Heads-up Байты фиксированы и неподвижны; flow динамичен. PC решает, какой байт выбирается следующим, поэтому одна программа может идти разными flow в зависимости от того, какие jump взяты.
Heads-up CPU никогда не видит исходный код — только байты в памяти. Обе машины исполняют одни и те же байты; разница в том, какие адреса посещает PC.
Heads-up Регистры общего назначения хранят вычисляемые данные. Только program counter хранит адрес следующей инструкции для выборки.
Викторина
Completed
Выполнился CMP R0, R1, затем достигнут JNE (jump if not equal). Какую единственную часть состояния JNE реально проверяет, решая jump или fall-through?
Heads-up Conditional jump не делает арифметики. Сравнение уже произошло в CMP; флаг — его остаток. JNE только читает бит флага.
Heads-up К моменту выполнения JNE он смотрит на flags register, а не на операнды. CMP записал отношение в флаг Z; значения операндов заново не читаются.
Heads-up PC хранит адрес для выборки, а не результат сравнения. Решение исходит из флага (здесь Z), который выставил CMP.
Викторина
Completed
if/else компилируется в: CMP; conditional jump на ELSE; блок if-true; безусловный JUMP на END; ELSE: блок if-false; END. Зачем нужен безусловный JUMP после блока if-true?
Heads-up Fall-through механичен: PC продолжает идти на следующие байты в памяти, а это блок else. Без перепрыгивания путь if-true тоже выполнит блок else.
Heads-up Безусловный JUMP здесь целится в END, инструкцию после блока else, а не в адрес 0. Его задача — перепрыгнуть блок else, а не перезапустить.
Heads-up Блок else достигается только через conditional jump, когда условие ложно. Завершающий JUMP существует, чтобы перепрыгнуть блок else на истинном пути, а не для повторной проверки.
Викторина
Completed
На машинном уровне в чём единственное структурное различие между скомпилированным while loop и for loop?
Heads-up У CPU общего назначения нет отдельного счётчика loop в цикле fetch-decode-execute. Оба loop используют обычный регистр, уменьшаемый или увеличиваемый обычной инструкцией.
Heads-up Оба проверяют наверху, поэтому тело может выполниться ноль раз. Проверка внизу (тело исполняется хотя бы раз) — это do-while, а не for loop.
Heads-up Опкода FOR не существует. for — синтаксический сахар, компилирующийся в ту же backward-jump структуру, что и while.
Викторина
Completed
Loop обратного отсчёта уменьшает счётчик и должен выйти при достижении 0, но никогда не выходит и держит CPU на 100%. Какое объяснение согласуется с тем, как машина реально исполняет loop?
Heads-up CPU ничего не считает. Он заново проверяет условие каждый проход и делает одно бинарное решение jump/fall-through; число итераций — эмерджентное свойство изменения условия, а не то, что CPU отслеживает.
Heads-up Инструкции никогда не двигаются. Байты остаются по фиксированным адресам; backward jump лишь отматывает PC, поэтому те же фиксированные байты исполняются заново.
Heads-up Infinite loop — это CPU, делающий ровно то, что говорит программа. Он не может отличить намеренный while(true) от бага; остановить может только ОС или прерывание.
Викторина
Completed
В sumPositives по [3, -1, 4] внутренний if пропускает отрицательный элемент. Когда nums[i] не положителен, что делает машина и завершается ли loop досрочно?
Heads-up While-тест сверяет i с длиной массива, а не со знаком элемента. Отрицательное значение лишь пропускает тело внутреннего if; loop продолжается.
Heads-up i++ стоит вне блока if и выполняется всегда. Его пропуск перепроверял бы тот же элемент и зациклил бы вечно — но код делает не это.
Heads-up Conditional jump выбирает ровно один путь по одному биту флага. Отрицательный элемент идёт только по пути пропуска.
Итог
Весь unit — одна сквозная линия: program counter решает, что выполнится дальше, и только jump может его изменить. Сравнение выставляет флаг; conditional jump читает этот один флаг и либо прыгает, либо делает fall-through; if/else — это два адреса назначения для PC с защитным JUMP на границе; loop — это backward jump, чей conditional-тест наверху решает, упасть ли снова в тело; а loop работает вечно, когда проверяемое значение никогда не меняется. Любые branch и loop, которые вы прочтёте, сводятся к одному вопросу: куда PC указывает дальше и почему.