Отвлечёмся ненадолго от функционального программирования.
Какой самый низкий уровень, куда может “спуститься” программист?
В современном мире у ассеблера остаётся место для использования - обратный инжиниринг, точечная оптимизация в системном программировании (элементы операционных систем, драйвера и т.д.), хакинг. Также это самый базовый уровень, на котором большинство программистов могут взаимодействовать с компьютером.
Кроме того, любая hardware, те же видеокарты, как правило имеет собственный ассемблер.
После нескольких дней с ассемблером, какие же у меня впечатления?
Ассемлер это вообще не весело, не смешно, не просто и не интуитивно, в отличие даже от того же Си, который следующий в очереди по близости к реальному “железу” компьютера, и который в сравнении кажется образцом “человеческого” языка.
Дело в том, что “базово” понять концепцию не так уж сложно:
Есть команды - инструкции заложенные в процессор изначально.
Есть регистры - ячейки быстрой памяти процессора, системные вызовы функций ОС,
лейблы и jump-команды, которые осуществляют ветвление и циклы.
Не все операции можно сделать напрямую, для этого существует syscall, системный
вызов, это способ “попросить” операционную систему сделать что-то - прочитать stdin, вывести
в stdout, открыть файл и т.д.-
Если разобраться в том, как создаётся стек вызова функций и при чем тут стек-поинтеры, то можно писать “серьезные” программы. В конце концов, всё можно свести к последовательному набору инструкций, который иногда прерывается прыжком к лейблу, но вся сложность здесь в постоянно меняющемся состоянии. На практике всё это требует огромной концентрации внимания и понимания когда и как использовать конкретный регистр, какие инструкции и системные вызовы изменяют другие регистры, что такое PIE и как работает адресация. (Eщё не затрагиваю тот факт, что инструкций для процессора x86 более 4000, на практике конечно в 90% случаев используется около пары десятка. Но людям, которые пишут компиляторы видимо действительно приходится их изучать :)).
Да, дебаггер gdb это единственный способ примерно понять, что там происходит.
Ну и в довесок, ассемблер полностью лишен концепции “обработки исключений”. Если программа на 200+ строк где-то работает
не так, то удачи разобраться (даже debug-print просто не вставить).
У меня ушло несколько часов на то, чтобы написать простую утилиту fold, которая каждый раз переносит текст на новую
строку по указанному пользователем лимиту. Большую часть этих часов я смотрел как:
- Программа segfault’иться
- Программа не выводит ничего
- Программа пишет невразумительную ошибку о том, что мой код не
Position-independent.
Умение писать ассемблер видимо всё-таки требует хорошего понимания работы процессоров и как устроены и выполняются инструкции для него. После этого у меня осталось только безмерное уважение к людям, которые профессионально пишут на ассамблере хоть что-то.
На случай если кто-то пропустил: статья про Криса Сойера, который написал полноценную игру RollerCoaster Tycoon, почти полностью ассемблере x86!!!.
Да, интересный факт: ChatGTP-4o вообще не может писать ассемблер сложнее “Hello, World” ни в каком виде, по крайней мере с моими попытками писать NASM. ИИ постоянно путается в регистрах, мгновенно забывает какие значения туда положил, галлюцинирует несуществующие адреса, и мне не удалось добиться от него даже небольших осмысленных участков кода.
Стратегия гораздо лучше - проект Compiler Explorer, где можно писать небольшие кусочки кода на Си (или другом компилируемом языке, выбор довольно большой) и смотреть на полученный ассемблер.
Интересный факт номер два: по-видимому, даже написанный работающий ассемблер - это не всегда и не совсем те инструкции, которые выполняет процессор в итоге. Еще существует микрокод процессора, который может вносить свои корректировки. Так что даже здесь компьютер что-то от нас скрывает :).
Думаю ли я, что базовое понимание ассемблера как-то нужно среднестатистическому программисту? Не уверен, но что это точно даёт: взгляд на работу компьютера как есть, без прикрас и вообще каких-либо “ограждений”. И даже если вряд ли можно перенять какие-то приёмы из ассемблера для нашего любимого ЯП, такие вот принципиально отличающиеся концепции программирования дают нам возможность какой-то другой перспективы, а это всегда не будет лишним.