Приветственный пост

Рады приветствовать всех на нашем канале!
Вы устали от скучного, монотонного, обезличенного контента по плюсам?

Тогда мы идем к вам!

Здесь не будет бесполезных 30 IQ постов, сгенеренных ChatGPT, накрученных подписчиков и активности.

Канал ведут два сеньора, Денис и Владимир, которые искренне хотят делится своими знаниями по С++ и создать самое уютное коммьюнити позитивных прогеров в телеге!
(ну вы поняли, да? с++, плюс плюс, плюс типа
позитивный?.. ай ладно)

Жмакай и попадешь в наш чат. Там обсуждения не привязаны к постам, можете общаться на любые темы.

Материалы для новичка

ГАЙДЫ:

Мини-гайд по собеседования
Гайд по категория выражения и мув-семантике
Гайд по inline

Дальше пойдет список хэштегов, которыми вы можете пользоваться для более удобной навигации по каналу и для быстрого поиска группы постов по интересующей теме:
#algorithms
#datastructures
#cppcore
#stl
#goodoldc
#cpp11
#cpp14
#cpp17
#cpp20
#commercial
#net
#database
#hardcore
#memory
#goodpractice
#howitworks
#NONSTANDARD
#interview
#digest
#OS
#tools
#optimization
#performance
#fun
#compiler
#multitasking
#design
#exception
#guide
#задачки
#base
#quiz
#concurrency

​​Знак-амплитуда

Начнем раскрывать тему вариантов представления отрицательных чисел с метода "знак-величина" или sign-magnitude. Это самый интуитивно понятный для нас способ репрезентации целых чисел. В обычной математике как: есть грубо говоря модуль числа и его знак.

И это довольно просто перенести в память. Мы просто обговариваем, что наиболее значимый бит числа мы отводим по бит знака, а остальные биты обозначают модуль числа. Если знаковый бит - 0, значит число положительное. Если 1 - отрицательное. Таким образом получается вполне естественная ассоциация с привычными нам правилами. Есть натуральный ряд чисел плюс ноль. Чтобы получить множество всех целых чисел, нужно ко множеству натуральных чисел прибавить множество чисел, которое получается из натуральных путем добавления минуса в начале числа.

Давайте на примере. В восьмибитном числе только 7 бит будут описывать модуль числа, который может находится в отрезке [0, 127]. А самый старший бит будет отведен для знака. С добавлением знака мы теперь может кодировать все числа от -127 до 127. Так, число -43 будет выглядеть как 10101011, в то время как 43 будет выглядеть как 00101011. Однако очень внимательные читатели уже догадались, что эта форма представления отрицательных чисел имеет некоторые side-effect'ы, которые усложняют внедрение этого способа в реальные архитектуры:

1️⃣ Появление двух способов изображения нуля: 00000000 и 10000000.

2️⃣ Представление числа из определения разбивается на 2 части, каждая из которых должна иметься в виду и каким-то образом обрабатываться.

3️⃣ Из предыдущего пункта выходит, что операции сложения и вычитания чисел с таким представлением требуют разной логики в зависимости от знакового бита. Мы должны в начале "отрезать" знаковый бит, сделать операцию, которая соответствует комбинации знаковых битов операндов и первоначальной операции, и потом обратно совместить результат со знаком.

4️⃣ Раз у нас 2 нуля, мы можем представлять на 1 число меньше, чем могли бы в идеале.

В общем, минусы значительные. И хоть такое представление и использовалось в ранних компьютерах из-за интуитивной понятности для инженеров, однако в наше время этот способ представления знаковых целых чисел практически не используется.

Однако "знак-величина" используется по сей день, но немного для другого. IEEE floating point использует этот метод для отображения мантиссы числа. Есть модуль мантиссы(ее абсолютное значение) и есть ее знаковый бит. Кстати поэтому у нас есть положительные и отрицательные нули, бесконечности и NaN'ы во флотах. Вот как оно оказывается работает.

Apply yourself in the proper place. Stay cool.

#cppcore #base

Как компилятор определяет переполнение

В прошлом посте я рассказал, как можно детектировать signed integer overflow с помощью готовых функций. Сегодня рассмотрим, что ж за магия такая используется для таких заклинаний.

Сразу с места в карьер. То есть в ассемблер.

Есть функция

int add(int lhs, int rhs) {
  int sum;
  if (__builtin_add_overflow(lhs, rhs, &sum))
    abort();
  return sum;
}

Посмотрим, во что эта штука компилируется под гцц х86.

Все немного упрощаю, но в целом картина такая:

    mov %edi, %eax
    add %esi, %eax
    jo call_abort 
    ret
call_abort:
    call abort

Подготавливаем регистры, делаем сложение. А далее идет инструкция jo. Это условный прыжок. Если условие истино - прыгаем на метку call_abort, если нет - то выходим из функции.

Инструкция jo выполняет прыжок, если выставлен флаг OF в регистре EFLAGS. То есть Overflow Flag. Он выставляется в двух случаях:

1️⃣ Если операция между двумя положительными числами дает отрицательное число.

2️⃣ Если сумма двух отрицательных чисел дает в результате положительное число.

Можно считать, что это два условия для переполнения знаковых чисел. Например

127 + 127 = 0111 1111 + 0111 1111 = 1111 1110 = -2 (в дополнительном коде)

Результат сложения двух положительных чисел - отрицательное число, поэтому при таком сложении выставится регист OF.

Для беззнаковых чисел тоже кстати есть похожий флаг. CF или Carry Flag. Мы говорили, что переполнение для беззнаковых - не совсем переполнение, но процессор нам и о таком событии дает знать через выставление carry флага.

Собственно, вы и сами можете детектировать переполнение подобным образом. Конечно, придется делать асемблерную вставку, но тем не менее.

Но учитывая все условия для overflow, есть более простые способы его задетектить, чисто на арифметике. Но об этом позже.

Detect problems. Stay cool.

#base #cppcore #compiler