Watermelonabc的Blog

福州大学 2026 Linux 操作系统设计实践笔记

Fri, 11 Sep 2026 00:00:00 GMT

我们默认你有 C 语言基础

开发环境配置#

既然是学习 Linux 操作系统设计，那么我们当然需要配置一个 Linux 开发环境。

我建议使用虚拟机来安装 Linux 操作系统。双系统比较麻烦，可参见我的 Windows11+CachyOS双系统安装教程

在这个基础上，如果你愿意学习纯命令行操作，那么建议安装 WSL，性能好且与 Windows 无缝集成。像 VMWare/VirtualBox 这样的虚拟机软件也可以，一般装的是带桌面环境的版本，配置不好的机器体验会降级。

我建议使用 Debian/Ubuntu/Linux Mint、Fedora 等主流社区认可的 Linux 发行版。国内的 Linux 发行版的认可度不高，参考资源比较少。

接下来请参考官方文档进行安装（别告诉我你抓不住搜索关键词）。安装后，你需要进行一次更新，并安装 GCC、Make 等开发工具。

Note

我们参考/引用了以下文档：

Linux C编程一站式学习，Copyright © 2008, 2009 宋劲杉, 北京亚嵌教育研究中心，GNU Free Documentation License Version 1.3

进程管理与信号#

系统中同时运行着很多进程，这些进程都是从最初只有一个进程开始一个一个复制出来的。

福州大学2026软件工程课程笔记

Fri, 04 Sep 2026 00:00:00 GMT

半只脚迈入 Agent 时代的课程

又一个黑客模拟游戏

Tue, 04 Aug 2026 11:19:57 GMT

新发正式版的 Hacker 模拟游戏：HackHub - Ultimate Hacker Simulator，属于渗透/红队领域

正如制作组所说的“A hacking game that actually feels real”¹，此游戏的一个优势在于制作组确实构建了一个真实向的终端环境——简化的 KDE 桌面、Firefox、Discord、apt-get、bash 等，还有 Gmail、Twitter（小蓝鸟复活）、GitHub，并引入了一些真实存在的 CLI 工具。至少这个游戏没有追求炫酷但何意味的“过场动画式”工具，而选择融入实际的命令行。

Hackhub游戏界面

不过，既然是游戏，那么就存在“不是那么现实”的情况。比如前期游戏就虚构了一个信息搜集工具，堪称“一键开盒”，但是很多理应存在的信息却显示 No data，只输出任务直接相关的信息。以及有些任务也是出于“游戏性”考虑的。

我玩的是学习版，还没有玩多少内容……原价￥48，一般打八折。我不会花这个钱的，不如真的去装个 Linux 虚拟机，真的去安装并使用那些实际存在的工具。这种游戏还是属于激发兴趣、简要入门以及安全的 Playground

看了一下创意工坊（对，支持MOD），现在社区都做出了暗网、媒体播放器、NES模拟器、密码管理器、加密货币以及 python-is-python3 🤣，那么什么时候进化到支持引入 AI 呢？

封面来自制作组 Hotbunny Interactive

Footnotes#

Hackhub | Hotbunny Interactive ↩

家庭辅导一晚，有点感想

Fri, 31 Jul 2026 21:06:44 GMT

今天帮三升四的弟弟（对，我俩差了 12 岁，正好两个都属 🐔）辅导了一下课业。

几个感想#

“知识的诅咒”发力了，应用题我一开始想着列个方程，但是根据课标教材，三年级的数学工具不支持；后面想到分数乘法，结果三年级也没有直接的说明；最后用“几份几份”将这些问题转化为整数的四则运算。（之后翻了三年级课本才发现这个阶段的数学工具也是如此）
也许是习题集的问题吧，整数列式计算中间出了一两道小数除法，三年级教材也没有说明。但是从整数转到小数除法，采用知其然的说法（被除数小数点点哪，商的小数点就点哪）也不难。当然我小学时也有这个问题，老师没讲就说不知道（
答题卷面很糟糕，数学符号和汉字写得都比较乱。我在幼小阶段是很痛恨练字的，但是如果卷面呈现出来是这个样子的话我认为还是有必要练一练整齐度的，实在不行出个“昏招”：课堂开小差就琢磨着数字的 N 种写法（
不理解上下文，上一行公式的结果到下一行就忘了。可能是我们在旁边指导吧，他开始“大脑外置”。“12 个人分成 3 份，1 份 4 个人，三分之一，三份取一份，女生一份，请问女生几个人？”结果先回答 8 人（男生）然后回答 1 份。这还是三年级上册课本的例题！
拖延，说一句写一句。这个我不好批评，因为我也是能拖尽拖（
至少令我欣慰的一点是，当我不去指导应用题时，他会去翻我讲过的题目作为参考，虽然那些题目的格式相似，但至少有点“举一反三”的意味在了。
英语，粗劣的手写体不怪他，但是听写单词能不能别像搜索一样，写错回退换一个字母试试？！虽然以我的教育体验来讲，小学英语的差距可以在初中弥补，但我现在又不确定了。

“现阶段我国还有少部分地区师资欠缺、开课不足，一些孩子的英语基础相对薄弱，为此我们在七年级上册设计并调整了第一单元作为预备学习单元，供你们选用。”——义务教育教科书《英语》科学普及出版社 2011 年课标版本。在 2022 年课标版本里，预备学习单元的内容被压缩。

变了天#

“当教育制度开始改革，往往又是一次代际更替，而前人则带着旧体制的烙印进入社会”。十二年，已经过了“十年树木”的阶段，而现在的基础教育实践已经和我所经历过的有了差距。随着“素质教育”和“减负”的提出，一部分的学习任务从学校转移到家庭，而很显然，我们貌似没能适应这种变化。

和我十年前相比，现在小学生的活动确实是“丰富”了：现在除了《快乐暑假》，还有手抄报（中文和英文两份）、读书笔记、手工、体育打卡……硬生生提高了我父母的教育参与度，因为只靠我弟弟单独一个人已经做不完了。

从农村教育“进化”到城市教育，硬件设备改善了，但教师情况不容乐观：学科教师、班主任更换频繁，有的老师甚至才过一学期就又更换走了。

教育硬件#

家里人给他买了某知名教培品牌的学习平板，比我小学时期的步步高不知道高级多少。它也内置了很多表面亮丽的学习游戏，但看来没有起到激发学习兴趣的作用。这类游戏完全比不过娱乐视频，只能是面对更加无趣的一般学习模块时的备选：事实如此，当要求学单词时，他打开的是闯关游戏，而不是一般的单词模块（类似百词斩、不背单词这种）

而对于一般平板呢？他之前还用着 2020 年买的华为平板，满是各种钓鱼小游戏。屏幕摔过不知多少次，甚至露出了内部的背光模块和电子元件。最后被我妈一怒之下格式化了。

现在，就在我旁边，他拿着学习平板，观看着视频资源——吐槽恶搞学校生活的动画，本质上和我以前看过的《茶啊二中》相似。不知是平板一开始就开放的，还是由于我父亲的宽松管控而开放的。再想到我装个“欧路词典”都要家长授权、单词学习界面滥用思源黑体（这种字体应该选择手写风格的，比如 ABeeZee），只能说依旧草班台子。

曾经学习类电子产品以独家学习资源为傲，但现在国内大部分平板品牌都有自己的“学习中心”，引入知名的学习资源，性价比也更好。而某些“独家功能”的质量也不敢恭维。

AI 的崛起更是当头一棒。曾经答疑类服务依靠用户上传，“真人讲解”作为增值项目；一两年前 LLM 还处于“智障”阶段时，我不敢将学科题目完全交给它解决，还依赖“大学搜题酱”这样的服务；而现在模型取得了非常大的进步，我也很久没打开过“搜题酱”了。

现在早已不是资源欠缺的时代了。

我的“回旋镖”#

小时候我也想过：要当一个“好”家长。但现在来看，我也开始重演上一辈的“打击教育”；我也是个脾气不好、缺乏耐心的人啊。

福州大学单片机原理与应用（跨学科）复习

Mon, 22 Jun 2026 00:26:21 GMT

最终成绩：87 分考试说明：闭卷形式，选择题+程序填空题+计算题+简答题

CH1 嵌入式系统概述#

1、嵌入式系统的定义#

以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、安全性、成本、体积、重量、功耗、环境等方面有严格要求的专用计算机系统。

2、嵌入式系统和通用计算机系统的比较（共同点和不同点）、嵌入式系统的特点#

共同点：都属于计算机系统，由硬件和软件组成；工作原理相同，都属存储程序机制；从硬件上看，嵌入式系统和通用计算机系统都是由CPU、存储器、I/O接口和中断系统等部件组成；从软件上看，嵌入式系统软件和通用计算机软件都可以划分为系统软件和应用软件两类。

不同点：形态，功能，资源，价值，功耗，开发方式。

特点：专用性强、可裁剪性、实时性好、可靠性高、生命周期长、不易被垄断

3、嵌入式系统的架构：冯･诺依曼结构和哈佛结构#

冯･诺依曼结构：采用二进制逻辑、程序存储执行以及计算机由五个部分组成（运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备）

哈佛结构（存储器结构）：程序存储器和数据存储器是两个独立的存储器，每个存储器独立编址、独立访问。

4、嵌入式系统处理器：MPU、MCU、DSP、SoC#

分别为微处理器 (MPU)、微控制器（MCU，俗称单片机）、数字信号处理器 (DSP) 和嵌入式片上系统（System on Chip ，简称SoC）

MCU 的特点是集成度高、控制能力强、可靠性强、低功耗、性价比高、系统设计周期短。最大特点是单片化，体积大大减小，从而使功耗和成本下降，可靠性提高。

5、MCU的基本组成：CPU、时钟、存储器、通用I/O、定时器/计数器、外设等#

单片机的CPU由运算器和控制器组成，有运算和控制的功能。单片机的指令代码就是通过CPU执行的。

时钟时钟本质上就是固定频率的脉冲信号，为MCU工作提供基准时序。时钟频率直接决定了MCU的执行速度。

单片机的存储器包括存放代码指令的ROM（或 Flash），以及存放变量、数据的SRAM。

通用I/O口 (GPIO) 可以当作输入或输出接口。大部分单片机为了减少引脚数量，I/O口还复用作为其它特殊功能引脚，比如PWM输出、捕获输入、串行通信、外部中断输入等。

定时器/计数器能够提供精确定时，或者对外部事件进行计数。内部硬件本质是计数器，当计数器脉冲来源是固定频率脉冲时，可通过计数来实现计时。

MCU 常用的外设模块有：模数转换模块 (ADC)、PWM模块、捕获模块 (CAP)、通信模块等等。不同芯片有不同的外设配置

6、CPU功能#

CPU有运算和控制的功能。单片机另外增设了“面向控制”的处理功能，如位处理、查表、跳转、乘除法运算、状态检测、中断处理等，增强了实用性。

7、总线BUS：地址总线、数据总线、控制总线#

总线是一组相关逻辑信号的集合。不同芯片有不同的总线标准。

地址总线 (Address Bus, AB)：单向，用于传递地址信息。地址线的数目决定了可寻址的存储空间。一根地址线有两种状态，即可以区分两个不同的存储单元，或者说可以寻址两个存储单元；如果有 nnn 根地址线，则可以寻址 2n2n2n 个存储单元。

数据总线 (Data Bus, DB)：一般为双向，用于CPU与存储器、CPU与外设、或外设与外设之间传送数据信息。我们平常说的8位、16位或32位单片机，指的就是CPU一次能够处理的数据位数，这也决定了单片机数据总线的根数（宽度）。

控制总线 (Control Bus, CB)：是单片机系统中所有控制信号线的总称，用来传递控制信息。

CH2 C2000 系列微控制器及硬件平台#

1、F28027主要资源#

32位CPU、时钟（40MHz/50MHz/60MHz）、哈佛总线架构、3.3V单电源供电、外设资源（GPIO、中断PIE、CPU定时器、ePWM、eCAP、ADC、SCI、SPI、I2C）

2、引脚。功能复用、引脚有效符号等#

F28027的引脚按其功能进行分类，可以分为JTAG接口、Flash、时钟信号、复位引脚、ADC模拟输入信号、CPU和I/O电源引脚、电压调节控制引脚、GPIO和外设信号。

3、MCU硬件功能概述#

F28027有一个32位的CPU内核（TMS320C28x），主频高达60MHz，同时它具有GPIO、模数转换器ADC、增强型PWM模块、增强型捕获模块、串口通信接口、串行外设接口等外设。功能丰富强大，用户可以方便地用它来开发高性能的微控制系统。片内集成了Flash存储器，程序可以直接烧写到Flash中，实现脱机运行。

4、内存映射（数据空间/地址空间，空间大小与地址的转换）#

M0 SARAM和M1 SARAM大小均为1K×16位，地址范围分别为0x000000 ~ 0x0003FF、0x000400 ~ 0x0007FF。当复位后，堆栈指针指向M1块的起始地址，堆栈指针向上生长。M0、M1可以映射到程序区和数据区。

0x000800 ~ 0x0001FFF 对应外设帧0，为寄存器映射空间，该空间直接通过CPU内存总线访问。

0x006000 ~ 0x0006FFF 对应外设帧1，为寄存器映射空间，该空间通过32位外设总线访问。

L0 SARAM的大小为4K×16位，即可以映射到程序区，也可以映射到数据区。L0 SRAM地址为双映射，可以映射到0x008000 ~ 0x008FFF，也可以映射到0x03F8000 ~ 0x3F8FFF。

用户OTP区的大小为1K×16位，地址范围为 0x3D7800 ~ 0x3D7BFF，即可以映射到程序区，也可以映射到数据区。

0x3D7C80 ~ 0x3D7CBF 为内部振荡器和ADC模块的校正数据空间。由厂家进行编程，用户不可编程。

0x3D7CC0 ~ 0x3D7CDF 该存储空间保存MCU工作模式引导程序。在MCU初始化引导时调用引导程序进入相应模式。

0x3D7E80 ~ 0x3D7EAF 预留给TMX/TMP系列芯片使用。

0x3D7FFF 保存设备相关信息，对于TI 28027PT读取值为0x00CF。

0x3F0000 ~ 0x3F7FF7 闪存分为四个扇区，每个扇区8K×16，分别是扇区D、扇区C、扇区B、扇区A。如果使用代码安全模式，Flash空间 0x3F7F80 - 0x3F7FF5不能用来保存程序代码或数据，必须将这些区域编程为0。如果不使用代码安全模式，可以用来保存程序或数据，但是 0x3F7FF0 ~ 0x3F7FF5 s只能用于保存数据，不能用于保存程序代码。

0x3F7FF8 ~ 0x3F7FFF 128位密码区。密钥由用户编程时写入闪存。

0x3FE000 ~ 0x3FFFFF BOOT ROM用于保存TI的引导装载程序和IQ数学表，在芯片出厂时已经编程好。包含IQ数学表、IQ数学函数、Bootloader函数、Flash应用程序接口库、ROM版本和ROM校验和、复位向量和CPU向量表几个部分。

0x3FE000 ~ 0x3FFFFF F28027的CPU向量表。在CPU向量表中，唯一可以直接使用的是位于0x3FFFC0的复位向量，复位向量保存着 InitBoot 函数的入口地址。

5、时钟信号SYSCLKOUT#

由锁相环模块输出。为了达到节能目的，TI对时钟提供一种管理机制，每个外设模块都可以对时钟输入进行使能或禁止（CLK ENABLE），只对需要工作的模块提供时钟信号，不工作的模块不提供时钟信号。系统时钟可以再次被处理，生成低速时钟信号LSPCLK，用于低速外设模块，如SCI模块和SPI模块。

F28027提供了四种时钟来源。包括：1、提供外接晶振的接口来实现内部振荡电路的工作；2、直接用外接时钟信号XCLKIN；3、内部振荡器Internal OSC1；4、内部振荡器Internal OSC2。内部振荡器的工作频率是10MHz，单片机上电复位后默认的时钟来源是Internal OSC1。

6、看门狗电路（本质是定时器，“喂狗”：0x55AA）#

F28027提供了看门狗模块。该模块本质上是一个计数器，在计数器溢出时，它会产生一个复位信号，来复位CPU或者产生看门狗中断。为了不让它产生复位信号，那就需要在计数器溢出前对它清零，俗称“喂狗”。

时钟源OSCCLK经过512分频后再进行可编程的预分频 (Watchdog Prescaler)，输出脉冲作为看门狗计数器（Watchdog Counter）的计数脉冲。Watchdog 55+AA Key Detector 是看门狗的“喂狗”操作。“喂狗”时，需要先写入数据“55”给寄存器WDKEY，接着写入“AA”给寄存器WDKEY，硬件就会发出有效的信号 Good Key，用于复位看门狗计数器。

当程序运行出现问题，比如“死机”或进入“死循环”，那么设定的“喂狗”程序将无法执行，看门狗计数器将溢出并发出触发信号，通过 Generate Output Pulse 模块输出512个时钟周期的低电平信号。

7、片内上电复位/欠电压复位#

上电复位电路（POR）的目的是在整个上电过程，对器件产生一个有效的复位信号。器件上电过程结束后，欠压复位电路（BOR）对VDDIO进行监测，如果使能片内电压稳压器，还对VDD进行监测。POR的电压保护点比BOR低。当电压低于相应的保护点时，复位电路把XRS拉至低电平引起复位过程。

CH3 微控制器程序设计基础#

1、编程语言#

机器语言就是用二进制代码表示的计算机能直接识别和执行的一种机器指令集合，每一条机器指令在计算机内部都有相应的电路来完成它，是唯一的计算机能够直接识别和执行的语言。CPU的所有指令集构成该计算机的指令系统。

汇编语言是面向机器的程序设计语言。由汇编语言编写的程序，计算机无法直接识别，需把汇编语言翻译成机器语言，这种具有翻译功能的程序叫做汇编程序。汇编程序把汇编语言翻译成机器语言的过程称为汇编。汇编语言的指令一般都由操作码和操作数组成，操作码也被称为指令助记符。

机器语言和汇编语言都是低级语言。高级语言是一种贴合人类逻辑思维、便于直观理解的计算机语言，高级语言既接近自然语言又可以使用数学表达式，并且相对独立于计算机，可以跨计算机使用。编译的程序代码通常比用汇编语言设计的程序代码更长、执行更慢。

2、CPU执行指令5个过程：取指令、指令译码、取操作数、执行指令、结果写回#

取指令：将指令从程序存储器取出。程序计数器PC中的数值指示当前指令在程序存储器中的位置。当一条指令被取出后，PC中的数值将根据指令长度自动递增，指向下一条指令。

指令译码：指令译码器按照预定的指令格式，对取回的指令进行译码，识别出不同的指令类别以及各种获取操作数的方法。

取操作数：从存储器或者CPU寄存器中获取操作数。操作数指出了参与运算的数据或数据所在的地址，而如何得到就由芯片的寻址方式决定。C28x支持四种基本寻址方式：直接寻址方式、间接寻址方式、堆栈寻址方式、寄存器寻址方式。同时，C28x还支持一些特殊寻址方式，如数据/程序/IO空间寻址方式、程序空间间接寻址方式等。

执行指令：完成指令所规定的操作，实现指令的功能。为此，CPU的不同部分被连接起来，以执行所需的操作。

结果写回：把执行指令阶段的运行结果数据写回到存储器或CPU寄存器。

在结果数据写回之后，当条指令执行完毕。CPU从程序计数器PC中取得下一条指令地址，开始新一轮的循环。

为了提高效率，C28x采用8个独立阶段来完成以上5个过程。指令以流水线方式执行，在任何时候，最多可以执行八个指令，每个指令处于不同的完成阶段。

3、嵌入式C语言：几个特殊保留字（volatile、interrupt）#

嵌入式C语言的四大要素就是数据及其处理、程序流程控制、函数与中断服务程序以及指针。

volatile 关键字是一种类型修饰符，用它声明的类型变量表示可以被某些编译器未知的因素更改，比如：操作系统、硬件或者其它线程等。遇到这个关键字声明的变量，编译器对访问该变量的代码就不再进行优化，从而可以提供对特殊地址的稳定访问。

Example

1
volatile int i=10;
2
int a = i;
3
...
4
// 其他代码，并未明确告诉编译器，对 i 进行过操作
5
int b = i;

volatile 指出 i 是随时可能发生变化的，每次使用它的时候必须从 i 的地址中读取，因而编译器生成的汇编代码会重新从 i 的地址读取数据放在 b 中。而优化做法是，由于编译器发现两次从 i 读数据的代码之间的代码没有对 i 进行过操作，它会自动把上次读的数据放在 b 中。而不是重新从 i 里面读。这样以来，如果 i 是一个寄存器变量或者表示一个端口数据就容易出错，所以说 volatile 可以保证对特殊地址的稳定访问。

interrupt/__interrupt 为编译器扩展的保留字，用于声明中断服务函数（ISR）。ISR 函数必须定义为 void 返回类型，且没有参数。例如：__interrupt void int_handler(void)。编译器会在编译时执行特殊的操作：自动保存和恢复寄存器；生成特殊的中断返回指令 IRET。

CH4 软件架构与CCS集成开发环境#

1、如何使用结构体指针操作寄存器#

结构体指针的定义：

第一步：声明结构体类型，结构体类型名为GPIO_Obj。结构体成员包含了GPIO模块的所有寄存器，结构体成员严格按照寄存器的地址顺序排列，并保留没有用到的地址空间，
第二步：声明结构体指针类型，结构体指针类型名为GPIO_Handle。 typedef GPIO_Obj * GPIO_Handle;
第三步：定义结构体指针变量myGpio。 GPIO_Handle myGpio;
第四步：结构体指针变量初始化。 myGpio = (void*)GPIO_BASE_ADDR; //GPIO_BASE_ADDR为GPIO模块所有寄存器的首地址0x0000 6F80

接下来，以 GPADAT 寄存器为例介绍寄存器的读写操作方法。

1
myGpio->GPADAT = 5; // GPADAT寄存器值设置为5
2
data = myGpio->GPADAT; // 读取GPADAT寄存器值当前的值,保存到变量data中

2、寄存器位操作#

寄存器位操作一般都是通过逻辑“与”和逻辑“或”来实现的。在对某个位操作的同时不能影响到寄存器的其他位。例如，对GPADAT的GPIO2这个位进行写和读操作：

1
myGpio ->GPADAT &= (~((uint32_t)1 << 2)); // 待操作位清零，其他位保持不变
2
myGpio ->GPADAT |= (uint32_t)1<< 2; // GPIO2位写1
3
// myGpio ->GPADAT |= (uint32_t)0<< 2; // GPIO2位写0
4

5
Bitdata= ((myGpio -> GPADAT >> 2) & 0x0001)；// GPIO2位值保存到Bitdata变量中。

3、软件架构#

分为主程序层、应用层、用户模块层和芯片模块层。

TI公司为各系列MCU提供了丰富的固件库函数和技术支持。固件库是一个固件函数包，它由程序、数据结构和宏组成，包括MCU所有系统级和外设标准驱动函数(接口)。对于初学者而言，可以直接调用这些驱动函数，快速实现需要的应用。

用户模块层对MCU驱动函数进行封装，完成具体的功能操作。

应用层对用户函数进行封装。

主程序层主要是对MCU的初始化配置和应用层功能函数的调用，实现复杂的MCU功能。初始化部分包含系统和外设模块配置函数和初始化函数。

CH5 通用输入输出口#

1、GPIO基础知识#

GPIO是微控制器的数字输入输出模块，可以实现微控制器与外部设备的数字交换。数字输入功能主要是将外部设备的开关量信号转换成CPU可读取的数字信号“1”、“0”，从而获知外部设备的运行状态；数字输出功能则是将CPU的数字控制信号“1”、“0”转换成引脚高、低电平信号，从而实现对外部设备运行状态控制。

GPIO输出驱动器主要由多路选择器、输出控制和MOS管组成。

多路选择器根据用户配置决定该引脚是用于通用GPIO还是复用功能输出。通用输出时，该引脚的输出信号来自于GPIO输出数据寄存器。复用功能输出时，该引脚输出信号来自于片上外设，并且一个引脚输出可能来自多个不同外设。同一时刻，一个引脚只能使用一种输出功能。

根据数字电路输出电平的“强弱”，可将IO输出分为图腾柱输出（推挽输出/推拉输出）、开漏输出、下拉电阻输出3种。

图腾柱输出电路输出为强1，强0或高阻态。推挽输出既提高电路的负载能力，又提高开关速度，适用于输出0V和VDD的场合。输出强1：上管导通，下管截止，OUTPUT输出高电平；输出强0：上管截止，下管导通，OUTPUT输出低电平；高阻状态：上管截止，下管截止，无影响

开漏输出：与图腾柱方式相比，只有下管受控，上管断开或没有上管。对于与Vss相连的MOS管来说，其漏级是开路的。当内部输出“0”时，下管导通，引脚相当于接地，外部输出低电平；当内部输出“1”时，下管截止，由于上管也截止，外部输出既不是高电平，也不是低电平，而是高阻态。如果想要外部输出高电平，必须接有上拉电阻。上拉电阻输出电路为强0弱1电路。

下拉电阻输出电路为强1弱0电路。与图腾柱方式相比，只有上管受控，没有下管。

2、C2000的GPIO模块（概述、软件架构）#

F28027有22个GPIO（DIO）、6个AIO（与AD采样通道共用引脚）；GPIO 引脚分组管理，分为端口A（由GPIO0 - GPIO31组成）、端口B（由GPIO32-GPIO38组成）。

GPIO引脚与最多3种外设功能引脚共用，使用前需要先进行模式选择。

GPIO引脚可工作在上拉模式或推挽模式。

GPIO引脚的电气特性：输入时，低电平电压范围为：（Vss-0.3）V ~ 0.8V，高电平电压范围为：2V ~（VDD+0.3）V。输出时，逻辑“1”输出的电压最低为2.4V，逻辑“0”输出的电压最高为0.4V。

CPU对输入引脚的信号确认有3种方式。非同步（异步输入）方式、同步时钟方式、采样窗方式。默认情况下，所有输入引脚信号被设置为同步于系统时钟SYSCLKOUT。

采样窗方式下，输入信号首先被同步到系统时钟SYSCLKOUT，然后输入信号状态持续时间达到指定数量周期数时，输入状态才允许改变。

为了限定信号，在固定的周期进行输入信号采样。用户指定采样周期（也称采样间隔时间）是相对于系统时钟（SYSCLKOUT）而言的。

采样的次数可以选择为3次采样或者6次采样，通过寄存器GPAQSEL1、GPAQSEL2、GPBQSEL1和 GPBQSEL2来设置。当连续3次或6次信号状态一样，输入状态的改变才会被确认

采样窗口就是输入信号被确认的时间长度。为了让输入限定能够检测到输入的变化，信号电平必须在采样窗口或者更长的时间内保持稳定。GPIO引脚的输入信号经过限定器后输出信号就对小毛刺A进行了滤波。

3、软件思维导图：配置GPIO控制LED和按键#

GPIO的硬件初始化配置都需要通过GPIO的寄存器实现，包括GPIO控制寄存器（GPIO Control Registers）和GPIO中断和低功耗唤醒选择寄存器（GPIO Interrupt and Low Power Mode Select Registers）。GPIO的读写操作通过GPIO数据寄存器操作（GPIO Data Registers）。

由于引脚功能的复用性，使用前需要根据硬件系统的资源需求，统筹考虑把引脚当作GPIO或其他外设功能。优先考虑并预留外设功能的需求。

步骤1：配置引脚功能(GPIO_setMode)。步骤2：使能/禁止内部上拉电阻(GPIO_setPullUp)。步骤3：配置输入限定(GPIO_setQualification、GPIO_setQualificationPeriod)。步骤4：配置引脚方向(GPIO_setDirection)。步骤5：低功耗唤醒模式唤醒源(GPIO_lpmSelect)。步骤6：选择外部中断源（GPIO_setExtInt）。

CH6 中断系统#

1、中断基础知识（中断概念、中断处理过程、中断嵌套）#

单片机的中断系统能够加强CPU对多任务事件的处理能力。中断是CPU对系统发生的某个事件作出的一种反应。引起中断的事件称为中断源。中断源向CPU提出处理的请求称为中断请求。发生中断时被打断程序的暂停点称为断点。CPU暂停现行程序而转去响应中断请求的过程称为中断响应。中断响应的程序称为中断处理程序。CPU执行有关的中断处理程序称为中断处理。而返回断点的过程称为中断返回。中断的实现通过软件和硬件综合完成，硬件部分叫做硬件装置，软件部分称为软件处理程序。

根据来源不同，中断可分为硬件中断（Hardware Interrupt）和软件中断（Software Interrupt）；根据中断请求能否被屏蔽，中断可分为可屏蔽中断（Maskable Interrupt）和非可屏蔽中断（Non-Maskable Interrupt，NMI）

中断服务程序的入口地址称为中断向量

中断的优先级主要用来描述不同事件的重要程度。如果在执行一个中断时又被另一个更重要的事件打断，暂停该中断处理过程转而去处理这个更重要的事件，处理完毕后再继续处理本中断的过程称为中断的嵌套

程序设计人员可以通过设置相应的中断屏蔽位，禁止CPU响应某个中断，从而实现中断屏蔽。但值得注意的是，尽管某个中断源可以被屏蔽，但一旦该中断发生，不管该中断屏蔽与否，它的中断标志位都会被置位，而且只要该中断标志位不被清除，它就一直有效。

MCU的中断处理过程包括中断请求、中断响应、中断服务、中断返回四个步骤。当外设发出中断请求时，如果从外设到CPU的中断使能被允许，那么进入中断响应阶段。由于CPU执行完中断处理程序之后要返回被中断的地方继续执行原来程序，因此在执行中断服务程序之前，要把断点处地址和现场进行保护。

单一中断请求时，CPU暂停正在运行的主程序转而运行中断服务程序，中断处理完毕后运行原程序。当多个中断请求同时挂起且不允许中断嵌套时，CPU首先处理高优先级中断事件，然后再处理低优先级中断事件，最后返回执行主程序。允许中断嵌套时，大多数MCU高优先级中断可以中断低优先级中断服务程序，低优先级中断不能中断高优先级中断服务程序

2、C2000的中断系统#

中断资源包含1个非可屏蔽中断NMI和16个可屏蔽中断（INT1-INT14、RTOSINT、DLOGINT）

可屏蔽中断（INT1～INT12）采用外设中断扩展（PeripheralInterrupt Expansion，PIE）来进行协助管理，定时器1、2对应的INT13、INT14中断和NMI不经过PIE，直接与CPU相连。

PIE模块参与管理的中断有以下四类：

TINT0：定时器0中断，可屏蔽中断；
外部中断：XINT1、XINT2、XINT3；
唤醒中断：WAKEINT，包括看门狗和低功耗唤醒；
外设中断：SPI、SCI、I2C、EPWM、HRPWM、ECAP、ADC等。

PIE最多可管理96个独立中断源，这96个中断源分成12组、每组8个，分别对应CPU级12个可屏蔽中断（INT1～INT12）。96个中断源具有独立的中断向量，均存储在专用RAM中，用户可以修改这些中断向量。

3、PIE三级中断管理机制#

F28027的中断采用的是3级中断管理机制，分别是外设级、PIE级和CPU级。对于某一个具体的外设中断请求，任意一级的不许可，CPU最终都不会响应该外设中断。

外设模块产生中断事件时，相应外设模块寄存器的中断标志位IF被置位，如果对应的外设中断允许位IE被使能，则外设就向PIE发送一个中断请求。如果外设中断允许位IE未被使能，则该中断被屏蔽，不会向PIE发送中断请求。外设模块的中断标志位有的会在中断响应后自动清除，有的需要通过软件来清除。外部中断比较特殊，没有中断标志位，如果中断使能允许，外部中断请求信号直接送达PIE。

PIE控制器将每8个外设或外部中断汇集成1个CPU级中断。这样对于96个外设中断源，就被分成12组，分别是PIE1～PIE12，每一组对应一个CPU级中断，即PIE1对应INT1，PIE12对应INT12。一旦中断请求被送到PIE模块，相应的PIE中断标志位PIEIFRx.y被置位。如果对应的中断使能位PIEIERx.y=1，那么PIE模块将检查相应的PIE应答位PIEACKx，确认CPU是否准备好响应这个组的中断。如果这个组的PIE应答位PIEACKx=0，则PIE将该中断请求送至CPU。如果PIE应答位PIEACKx=1，中断请求不会被PIE发送给CPU，直到PIEACKx=0且该中断请求还存在时，PIE才会将挂起的中断请求发送给CPU。

软件清除中断应答位PIEACKx；而CPU响应PIE级中断后，自动清除相应的中断标志位PIEIFRx.y，后者不可通过软件进行清除。

当中断请求从PIE发送到CPU时，CPU级的中断标志寄存器IFRx被置位，中断应答位PIEACKx被置位，同组的其他中断请求被挂起。如果IERx=1且中断总开关INTM=0，那么CPU将响应这个中断请求并自动清零对应的IFRx标志位

CPU响应中断请求后，要去处理中断服务程序，这个中断响应过程包括现场保护（中断返回地址、相关寄存器等入栈）和中断服务子程序地址的获取。其中，中断服务子程序地址保存在MCU内存单元，这部分内存单元也称为中断向量表。

CH7 CPU定时器#

1、定时器基础知识（本质是计数器、计数方式、定时时间计算）#

定时器本质上是一个计数器，该计数器能对固定频率的脉冲进行计数，把时间的计量转化为对脉冲的计数。根据计数方向不同，有增计数、减计数、增减计数三种模式

增计数的工作模式是计数器按加1计数，也就是计数器在时钟脉冲的触发下连续加1。当计数值与预先设置的周期值PRD相等时，计数器重新从0开始计数，由于计数是从0开始的，因此实际的计数周期要多加1。

减计数的计数方式与增计数相反，计数器从某个初始值开始减1，减到0时回到初始值重新开始。

增、减计数工作模式下定时器的定时时间T为：T=Tclk×(PDR+1)T=T_{clk} × (PDR+1)T=Tclk×(PDR+1)

增减计数模式的计数方向由定时器自动设置，当计数器的值增加到周期值时，计数方向由增计数自动改为减计数，同样，当计数值减到0时，计数方向由减计数自动改为加计数。这种工作模式下定时器的定时时间T为：T=Tclk×(PDR×2)T=T_{clk} × (PDR×2)T=Tclk×(PDR×2)

2、C2000的定时器（3个定时器、时钟基准SYSCLKOUT、减计数方式、预分频、周期、定时时间计算）#

F28027有3个32位的定时器TIMER0、TIMER1和TIMER2，三个定时器均采用减计数工作模式。TIMER0和TIMER1提供给用户使用，TIMER2提供给实时操作系统使用。时钟基准默认为系统时钟SYSCLKOUT。

预分频计数器（PSCH）的触发信号是系统时钟信号（SYSCLKOUT）。每个时钟周期PSCH，当PSCH，发出脉冲信号（Borrow），该信号作为计数器（TIMH）的时钟信号，同时触发寄存器TDDRH:TDDR的值重新装载到寄存器PSCH。

定时器的工作流程是：每经过(TDDRH+1)个时钟周期计数器（TIMH）减1，当计数器TIMH。

Example

假设系统时钟是 1MHz（即1微秒一个脉冲）。

如果 TDDRH:TDDR = 0，预分频系数是1，则主计数器每 1 微秒减 1。
如果 TDDRH:TDDR = 99，预分频系数是100，则主计数器每 100 微秒才减 1。

定时时间：T=(TDDRH:TDDR+1)×(TIMH:TIM+1)×TclkT=(TDDRH:TDDR+1)×(TIMH:TIM+1)×T_{clk}T=(TDDRH:TDDR+1)×(TIMH:TIM+1)×Tclk

CH8 增强型捕获模块#

1、捕获模块基础知识#

捕获模块可以捕获MCU引脚的电平跳变（上升沿、下降沿），并记录电平跳变的时刻。捕获模块也有对时间的处理，也是通过计数器来实现的。捕获模块可以用于外部事件的精确时间测量。只要被检测信号能够转换为脉冲信号，捕获模块就可以对该脉冲信号进行捕获。

2、计数器工作模式：增计数#

3、C2000的eCAP（概述、功能（预分频、边沿极性、连续/单次模式、事件决策、捕获寄存器、中断控制）#

单触发捕获模式：捕获1-4个事件后停止捕获连续捕获模式：循环进行1-4个事件的捕获中断功能：4个捕获事件都可以触发中断捕获模式不使用时，eCAP模块可以配置为单通道PWM输出

预分频器可以对输入脉冲信号进行预分频（2-62分频，2的倍数），或者直接旁路，不经过预分频器。

边沿极性可以选择上升沿捕获或下降沿捕获。eCAP模块有4个独立的边沿极性选择，每一个分别对应一个捕获事件。

Modulo 4 counter：事件触发计数器，由捕获事件触发计数。计数值只能是0、1、2、3。

输入信号经过事件预分频（Event prescale）、极性选择（Polarity select）后到达事件决策模块（Event qualifier）。事件决策模块根据捕获模式（Continuous/Oneshot Capture Control）的配置，产生装载捕获寄存器的触发信号（LD1LD4），把捕获计数器（TSCTR）的当前值CTR装载到捕获寄存器中（CAP1、CAP2、CAP3、CAP4）。根据复位配置（CTRRSTx）可输出信号（Delta mode）复位捕获计数器。捕获事件（Capture events）可发出捕获事件中断信号（CEVT）给PIE。另外，eCAP1 eCAP4可通过时钟同步信号（SYNCIn）进行计数器初始值（CTRPHS）的装载。

捕获事件1设置为上升沿触发，差分模式，当上升沿捕获时，计数器清0，开始新的周期计数；捕获事件2设置为下降沿触发，绝对值模式，这样CAP2即对应高电平的周期值；CAP1的值对应波形周期值。

eCAP捕获模式时有5个中断事件，即捕获事件1（CEVT1）、捕获事件2（CEVT2）、捕获事件3（CEVT3）、捕获事件4（CEVT4）、TSCTR计数器溢出（CTROVF）（计数值从FFFFFFFF回到00000000）。

CH9 增强型脉宽调制模块#

1、PWM基础知识#

PWM是Pulse Width Modulation的缩写，即脉冲宽度调制，也就是宽度可调节的方波脉冲。相关的参数：周期、频率和占空比

周期T：输出一次脉冲，即输出一次完整的高低电平的时间
频率f：周期的倒数，即 f=1Tf=\frac{1}{T}f=T1
占空比D：一个周期内，脉冲高电平时间与周期的比值（D=ThighTD=\frac{T_{high}}{T}D=TThigh）

PWM信号有两种产生方法：模拟电子方法和数字化方法。

模拟电子方法：由三角波或锯齿波发生器产生高频调制波，经比较器产生PWM信号。三角波或锯齿波与可调直流电源比较，产生占空比可调的PWM信号；与正弦基波比较，产生占空比按正弦规律变化的SPWM信号。

数字化方法（主流）：与硬件构成PWM信号类似，数字逻辑将锯齿波发生器等效为一个计数器Count，将可调直流电源等效为比较点Compare。数字控制产生PWM需要3个寄存器：计数器、周期值和比较值。通过配置周期值和比较值就能够产生任意频率、占空比的PWM信号。

2、C2000的ePWM（TB子模块、CC子模块、AQ子模块、ET子模块）#

时基子模块（TB）功能：每个ePWM单元都有一个独立的时基单元，用来决定该ePWM模块相关的事件时序。通过同步输入信号可以将所有的ePWM工作在同一时基信号下，即所有的ePWM级联在一起，处于同步状态，可以看成一个整体。

TB 模块的主要功能：

预分频功能（Clock Prescale）
PWM周期值（TBPRD）
时基计数器TBCTR
时基时钟同步
时基计数器相位控制

系统时钟预分频后作为TB子模块的时钟信号，分频系数由寄存器TBCTL[HSPCLKDIV]和TBCTL[CLKDIV]决定。HSPCLKDIV的值为x，则如果x为0，则分频系数为1，如果x不为0，则分频系数为2x；如果CLKDIV的值为y，则分频系数为2y。

Example

本书案例设置SYSCLKOUT为60MHz，如果HSPCLKDIV=0，CLKDIV=1，则TBCLK=30MHz。

PWM周期值TBPRD有两个寄存器：影子寄存器（Period Shadow）和活动寄存器（PeriodActive）。它们具有相同物理地址。由TBCTL[PRDLD]位控制周期寄存器的工作模式：影子寄存器模式 (=0) 或立即加载模式 (=1)。默认情况下TBPRD采用影子寄存器模式。在影子寄存器模式下，对TBPRD的读写操作是对影子寄存器进行的，只有当TBCTR=0时，影子寄存器的值加载到工作寄存器。

时基计数器的计数模式有三种模式，分别是：增计数模式、减计数模式和增减计数模式。在这三种计数模式中，一个有效的TBCLK，时基计数器变化率为1。

每个ePWM模块的时基时钟TBCLK是独立的，它们都是由系统时钟信号SYSCLKOUT分频得到。在CLK模块中，提供一个同步开关TBCLKSYNC，当这个开关有效（置位）时，所有工作的ePWM模块的时基计数器TBCTR同步于TBCLK的第一个上升沿。每个ePWM模块的分频必须设置一样。

每个ePWM模块拥有一个同步信号输入(EPWMxSYNCI)和一个同步信号输出(EPWMxSYNCO)。第一个ePWM模块（ePWM1）的同步输入信号是来自芯片的引脚。同步信号还控制关联的捕获（eCAP）模块。同步脉冲信号实现不同ePWM模块的同步，而且通过TBPHS实现各ePWM模块的相位超前和滞后的控制。当同步输入信号发生时，时基相位TBPHS装载到时基计数器TBCTR，装载时刻一致，同步实现。如果ePWM模块的TBPHS不为零，那么在同步信号作用下，TBPHS的值就装载进TBCTR，各个ePWM模块就存在计数初值的不同，也就是存在相位差。

CC子模块主要功能是对TB子模块的计数器值TBCTR与给定的比较值进行比较，产生比较相等的事件，该事件作为后续AQ子模块的触发事件。有两个比较寄存器CMPA和CMPB

它们分别有两个寄存器：影子寄存器和工作寄存器。影子寄存器和工作寄存器具有相同的物理地址。由CMPCTL[SHDWAMODE]或CMPCTL[SHDWBMODE]位控制比较值寄存器的工作模式：影子寄存器模式或立即加载模式。对CMPA的写操作是对影子寄存器进行的。在设置的特殊时刻，影子寄存器的值加载到工作寄存器。加载的特殊时刻由CMCTRL[LOADMODE]决定，可以在CTR=0时刻、CTR=PRD时刻或两者都可以。

比较功能子模块可以产生两个独立的比较事件，对于增计数或减计数，在一个PWM周期内，比较事件只发生一次。对于增减计数模式，在一个PWM周期内，如果比较寄存器的值在0~TBPRD之间，在一个PWM周期内，比较事件发生两次。

AQ子模块决定了相应事件发生时应该输出什么样的电平。该模块是基于事件驱动的，可以认为该子模块输入的就是事件，输出的是动作。每个子模块有两路独立输出EPWMA和EPWMB

AQ子模块的输入事件有4种，事件发生时触发AQ子模块，分别是：

CTR = PRD，计数器寄存器TBCTR的值与周期寄存器TBPRD相等时；
CTR = Zero，计数器寄存器TBCTR的值等于0时；
CTR = CMPA，计数器寄存器TBCTR的值等于比较寄存器CMPA；
CTR = CMPB，计数器寄存器TBCTR的值等于比较寄存器CMPB

将计数方向输入给AQ子模块，能够把计数比较事件细分为增计数情形的计数比较事件（CAU和CBU）和减计数情形的计数比较事件（CAD和CBD）。除了以上外部事件外，还可以用软件强制触发。通过设置寄存器AQSFRC、AQCSFRC，产生一个软件强制事件。该软件强制事件可以是单次作用，也可以是连续作用。

AQ子模块控制在触发事件产生时，2路PWM输出EPWMxA和EPWMxB表现出何种行为。PWM输出EPWMxA 和 EPWMxB可以设置为以下的动作：

置高，EPWMxA或EPWMxB输出高电平；
置低，EPWMxA或EPWMxB输出低电平；
翻转，EPWMxA或EPWMxB输出电平与之前的电平相反；
无动作，EPWMxA或EPWMxB的输出状态不变。

Warning

任何有效事件都能用来产生预定的动作，例如事件 CTR=CMPA 和 CTR=CMPB 都可以作用于EPWMxA，不要认为A的事件只能用来产生A的PWM输出。

AQ在硬件上也设计有事件的优先级。在众多事件中，软件强制的优先级始终是最高的。在增减计数下，CTR = CMPB 优先于 CTR = CMPA；增计数方向上，增事件优先于减事件，CTR = Zero在中间；减计数方向上，减事件优先于增事件，CTR = PRD在中间

如果是增/减计数，那么就排除减/增计数方向和减/增事件。

死区，通常叫死区时间（dead time），用于避免功率开关控制信号翻转时发生误触发的情况。死区子模块 (DB) 就是起到延时导通的作用。实现的功能有：死区发生器时钟选择、死区时间的设置、输入源选择（DBCTL[IN_MODE]）、极性选择（DBCTL[POLSEL]）、输出模式（DBCTL[OUT-MODE])

死区发生器产生波形上升沿延时RED和下降沿延时FED，它是通过10位计数器来实现的。计数器时钟DBCLK可以选择为：

fDBCLK=fTBCLK，即与TBCLK同频，称为周期时钟
fDBCLK= 2×fTBCLK，即为TBCLK的2倍频，称为半周期时钟

死区时延时间计算公式为： FED=DBFED×TTBCLKFED = DBFED × TTBCLKFED=DBFED×TTBCLK RED=DBRED×TTBCLKRED = DBRED × TTBCLKRED=DBRED×TTBCLK 其中TTBCLKTTBCLKTTBCLK是时基时钟TBCLK的周期。如果选择半周期时钟，则TTBCLKTTBCLKTTBCLK也取半。

通过对应开关控制，死区子模块的输入信号是动作限定子模块的输出信号，记为EPWMxA in和EPWMxB in。信号源可以设置为：

EPWMxA in 作为上降沿和下升沿延时的信号源，该模式是缺省模式。
EPWMxA in 作为上降沿延时的信号源，EPWMxB作为下升沿延时的信号源。
EPWMxA in 作为下升沿延时的信号源，EPWMxB作为上降沿延时的信号源。
EPWMxB in 作为上降沿和下升沿延时的信号源。

事件触发与中断管理 (ET) 子模块主要功能有：

管理由时基子模块、比较子模块所产生的事件，这些事件可用于产生PIE中断 EPWMxINT 和 ADC 转换启动信号 EPWMxSOCA 和 EPWMxSOCB
允许软件强制触发中断和启动ADC转换
通过事件分频机制，灵活设置输出触发事件的频度

可用于ET子模块的输入事件信号有：

CTR=Zero：计数器寄存器的值为0，TBCTR =0
CTR=PRD：计数器寄存器的值为PRD，TBCTR =PRD
CTR=Zero 或 CTR=PRD：TBCTR = 0或TBCTR = period
CTRU=CMPA：在计数器增计数时，TBCTR=CMPA，CTR_dir=1
CTRD=CMPA：在计数器减计数时，TBCTR=CMPA，CTR_dir=0
CTRU=CMPB：在计数器增计数时，TBCTR=CMPB，CTR_dir=1
CTRD=CMPB：在计数器减计数时，TBCTR=CMPB，CTR_dir=0
软件产生的强制事件信号

每个ePWM的ET子模块拥有的输出事件信号有：

1路PIE中断，EPWMxINT
2路ADC启动信号，EPWMxSOCA和EPWMxSOCB

PWM周期：T=(N+1)×TclkT=(N + 1)×T_{clk}T=(N+1)×Tclk

占空比与比较值：Thigh=CMP+TclkT_{high} = CMP + T_{clk}Thigh=CMP+Tclk

3、软件思维导图#

引脚配置：

配置引脚功能（GPIO_setMode）
配置引脚方向（GPIO_setDirection）
使能/禁止内部上拉电阻（GPIO_setPullUp）
输入配置为异步系统时钟（GPIO_setQualification）

功能配置：

PWM时基时钟关闭（CLK_disableTbClockSync(myClk)
PWM时钟设置（PWM_setHighSpeedClkDiv、PWM_setClkDiv）
PWM计数模式设置（PWM_setCounterMode）
PWM动作限定设置（AQ模块）
计算PWM的周期、周期设置（PWM_setPeriod）
计算PWM的占空比、占空比设置（CC模块）
设置PWM死区（DB模块,可选项）
设置PWM斩波（PC模块，可选项）
设置PWM故障联防（TZ模块，可选项）
PWM时基时钟开启（CLK_enableTbClockSync）
PWM事件触发与中断管理（ET模块）

中断事件配置：

中断入口地址注册（PIE_registerPieIntHandler）
PWMx事件中断使能（PWM_enableInt）
PIE级中断使能（PIE_enableInt）
CPU级中断使能（CPU_enableInt）

中断服务程序：

在PWM中断服务程序里完成比较点的更新或其他任务
清除PWM中断标志位和对应的PIE中断应答位PIEACKx。

CH10 模/数转换器#

1、ADC基础知识#

模拟数字转换器（Analog to Digital Converter, ADC），也称模数转换器，是将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号的电子器件。因为CPU只能处理数字量，所以需要把外部待测量的模拟量转换为数字量

输出量为待测量的电压、电流、温度、压力、流量、速度等物理量，这些物理量先经过传感器变换为电信号，再调制成符合ADC模块输入电压范围的电压模拟量，最后送给ADC模块转换为数字量，实时控制系统可以对该数字量进行处理

输入的模拟信号在时间上是连续的，而输出的数字信号是离散的。将连续的模拟量转换为离散的数字量通常要经过3个步骤：采样保持、量化、编码。

采样是将随时间变化的模拟量转换为在时间上离散的模拟量，保持则将所采样的模拟信号值保持一段时间，以使得后续的量化编码过程中信号值不发生变化。
采样后每个脉冲的幅度仍然是连续的，必须对每个脉冲的幅度进行离散化处理。将采样保持电路输出的电平转换为量化单位的整数倍的过程称为量化。
把量化的结果用二进制表示出来叫做编码。

ADC的主要性能参数有量程、分辨率、精度、转换时间、量化误差、偏移误差等。除此之外，其他指标还有：绝对精度、相对精度、微分非线性、单调性和无错码、总谐波失真和积分非线性等等。

量程是指ADC所能转换的模拟输入电压的范围，分为单极性和双极性两种类型。

量化时需要把电平转换为量化单位的整数倍，因为模拟电压是连续的，它不一定能被量化单位整除，因而不可避免地会存在量化误差。AD分辨率越高，量化误差越小。一般是1个或0.5个最小数字量的模拟变化量，表示为1LSB或0.5LSB

分辨率（Resolution）：指ADC能分辨的最小模拟输入量。从理论上来讲，n位输出的ADC能区分2n个不同等级的输入模拟电压，能区分输入电压的最小值为满量程输入的12n\frac{1}{2^n}2n1。

精度（Accuracy）：精度是指对于ADC的数字输出（二进制代码），其实际需要的模拟输入值与理论上要求的模拟输入值之差。

转换时间（Conversion time）：ADC完成一次AD转换所需要的时间，是指从启动ADC开始到获得相应数据所需要的时间。一般来讲，ADC的分辨率越高，转换时间就越长。

偏移误差（Offset Error）：模拟量输入信号为零时，数字量输出不为零的值。

增益误差（Gain Error）：满刻度输出时对应的模拟输入量与理想的模拟输入量之差。

ADC的主要类型：

逐次逼近型ADC属于直接式ADC，其原理可理解为将输入模拟量逐次与UREF/2、UREF/4、UREF/8、…、UREF/2N-1作比较，模拟量大于比较值取1（并减去比较值），否则取0。逐次逼近型ADC转换精度高，速度较快，价格适中，是目前种类最多、应用最广的AD转换器
积分型ADC是一种间接式ADC，其原理是将输入模拟量和基准量通过积分器积分，转换为时间，再对时间计数，计数值即为数字量。优点是转换精度高，缺点是转换时间较长。
并行比较型ADC的主要原理是将参考电压分为 2N−12^N-12N−1 个等级（对于 NNN 位的ADC），通过 2N−12^N-12N−1 个比较器和输入模拟电压进行比较，比较器的输出状态由触发器存储，经编码器编码，得到数字量输出。速度快，但其分辨率不高。
压频变换型ADC是一种间接式ADC，其原理是将模拟量转换为频率信号，再对频率信号计数，转换为数字量。精度高，功耗较低，抗干扰能力强，便于长距离传送，但转换速度较低。
∑-Δ型ADC又称为过采样型ADC，是目前分辨率最高的ADC。它主要由采样/保持电路、模拟低通滤波器、DAC及数字滤波器构成。大多数的模块都是由数字电路搭建，一些噪声对其的影响很小。
流水线型ADC的原理是将多级比较网络级联在一起，每一级得到一位数字码。如果需要的是n位数字码，则需要比较n次。每次输入的信号必须从头传到尾才算完成了一次量化编码。其优点是高速、高精度，低功耗，芯片面积小，同时具有优异的动态特性。

2、C2000的ADC（12位ADC内核、量程、SOC）#

具有内置双采样保持(S/H)的12位ADC内核

ADC内核包含一个12位转换器，转换器为部分逐次逼近型、部分流水线型。转换器的模拟参考电平可以配置为外部电压基准(VREFHI/VREFLO)，也可以配置为内部电压基准。

全范围模拟输入：0V 至 3.3V，或者 VREFLO 到 VREFHI

F28027有13个ADC引脚可以与外部模拟量相连，分为两组，包括 ADCINA（ADCINA7、ADCINA6、ADCINA4、ADCINA3、ADCINA2、ADCINA1、ADCINA0等7个引脚）和ADCINB（ADCINB7、ADCINB6、ADCINB4、ADCINB3、ADCINB2、ADCINB1等6个引脚）。在芯片内部，内置温度传感器占用A5输入，参考电压VREFLO占用B5输入，ADCINA5、ADCINB5和ADCINB0没有外接引脚。

ADC的工作是基于SOC控制的，SOC信号送到ADC采样决策辑模块（ADC Sample Generation Logic）进行决策，产生相应的控制信号：通道选择（CHSEL）、采样窗设置（ACQPS）和开始转换触发信号（SOC）。

每个SOC可以独立配置：转换的通道、采样窗宽度和选择开始转换的触发源。转换方式灵活：用同一个触发源对不同的通道进行采样；用不同的触发源对不同的通道进行采样；也可以用一个触发源对同一个采样通道进行多次采样的过采样。

输入电路包括通道选择和采样/保持电路。ADC模块输入的通道有16个（F28027只有13个，见概述说明），分为A组和B组，各8个。当使用外部参考电平时，电平VREFHI占用ADCINA0引脚，ADCINA0不能当作采样输入口。

采样窗的配置信号ACQPS来自采样决策模块。ADC的采样保持电路必须快速准确地跟踪被采样的信号ADCIN。AD处理总的时间等于采样时间和转换时间之和。

ADC触发源用于启动SOC配置的通道开始AD转换。每个SOC的触发源可以配置为以下任意一个事件：

软件立即触发
ePWM 1-4的SOCA和SOCB
外部中断2，GPIO XINT2
CPU定时器0/1/2中断
ADCINT1/2。用ADC转换结束中断信号作为触发事件，
可以用于通道的连续转换控制。

ADC转换的结果保存在结果寄存器ADCRESULTx中。保存方式是：顺序采样时，SOCx触发的通道转换结果保存在对应的ADCRESULTx中，序号一一对应。对于同步采样，通常只用偶数的SOCx，该SOCx配置的一对通道转换后结果保存在ADCRESULTx和ADCRESULT（x+1）中，分别对应A组和B组的转换结果。

当多个SOC被同时触发时，需要通过优先级来决定哪个SOC对应的通道优先被转换。采样优先级有两种模式：Round Robin模式和具有高优先级的Round Robin模式。

Round Robin模式：是由SOC0~SOC15组成的一个头尾相接，方向固定的循环闭环。优先级由循环指针RRPOINTER决定。当前RRPOINTER的值表示上一次被转换的SOC，那么它的下一个SOC具有最高的优先级。ADC模块复位后，RRPOINTER=20h，表示没有SOC被转换，那么SOC0具有最高优先级。
具有高优先级的Round Robin模式：该模式可以设置某些SOC具有高优先级，这些高优先级的SOC可以打断Round Robin的循环顺序，优先进行转换。多个高优先级的SOC，序号低的优先级高。

对应于16个独立的SOCx，有相应的16个采样结束信号EOCx。ADC模块有9个中断输出信号，即ADCINT1~ADCINT9。任意一个EOCx脉冲都可以配置为ADCINTx的触发源。

CH11 串行通信接口#

1、串行通信的基础知识#

MCU通信的数据是以字节为单位进行传输，其中每个字节包括多个数据位，根据数据位传输方式的不同，MCU通信可分为串行通信和并行通信。

串行通信定义：字节中的数据一位一位依次传送的通信方式，具有传输信号线少、传输距离远等优点，但传输速度慢。

并行通信定义：字节中的所有数据位同时传送的通信方式，传输速度快，但是所需传输信号线多，适用于近距离通信。

SCI串行通信仅需接收和发送两根信号线，8位并行通信则需8根信号线。这两种通信方式除了信号线外，还需一根零电位参考线。

根据电平与数据对应的不同形成不同的编码方式，可分成RZ编码（Return Zero Code）、NRZ (Not Return Zero Code) 和NRZI（Not Return Zero Inverted Code）等。

在RZ编码中，正电平代表逻辑1，负电平代表逻辑0，并且每传输完一位数据信号返回到零电平

与RZ编码不同的是，NRZ编码电平不需要归零，因此只需采用高、低两种电平即可进行数据传输。

NRZI编码使用信号的翻转代表一种逻辑，信号保持不变代表另外一种逻辑，如“0”对应电平翻转，“1”电平保持不变。

数据在信号线上传输时需要满足一定的规范，才能使得通信双方正确地收发数据。通常以帧（frame）为单位进行数据传输。

从开始位到结束位的时间间隔称为一帧，通常一帧数据包括1位开始位、8位数据位、1到2位的停止位。

异步串行通信过程中，通信双方的发送和接收步调要一致才能保证传输数据的正确接收。因此，通过波特率（Boad Rate）来实现通信双方的步调一致，波特率是用来描述数据传输的速率。常用的波特率有600、2400、4800、9600、19200、38400、57600、115200、128000等。通信距离越长的时候通常选用越低的波特率。

在一帧数据中增加一位奇偶校验位用于错误检测。奇校验时，如果数据位1的个数是奇数，则校验位为0；如果1的个数为偶数，则校验位为1。偶校验时，如果数据位1的个数是奇数，则校验位为1；如果1的个数为偶数，则校验位为0。

串行通信根据接线的不同，有单工、半双工、全双工三种传输方式。

单工通信：数据传输是单向的，除了地线外，只有一根数据线。
半双工通信：数据传输是双向的，但是只有一根数据线，发送和接收不能同时进行。
全双工通信：数据传输是双向的，有两根独立的数据线，发送和接收可以同时进行。

2、C2000的SCI（波特率、数据帧）#

SCI的波特率由时钟LSPCLK和波特率配置寄存器控制。LSPCLK由系统时钟模块的低速外设时钟预分频寄存器配置，波特率选择寄存器为16位寄存器，有65536种不同的波特率选择。

假设16位波特率配置寄存器配置值为BRR，则对应的波特率计算方法为：

Baud=LSPCLK(BRR+1)∗8,1≤BRR≤65535Baud=\frac{LSPCLK}{(BRR+1)*8}, 1≤BRR≤65535Baud=(BRR+1)∗8LSPCLK,1≤BRR≤65535 Baud=LSPCLK16,BRR=0Baud=\frac{LSPCLK}{16}, BRR=0Baud=16LSPCLK,BRR=0

帧格式配置：

1位开始位；
1-8位数据位；
1位地址和数据的识别位（针对地址位方式的多机模式）
1位可选的奇偶校验位
1或2位停止位

需要学会画出帧的波形表示。

CH12 实验#

总共 4 次实验，代码运行结果需要给老师测试。实验代码可以参考文字辅导材料、视频教程（CCS软件开发---F28027）和 AI。由于是小组形式，因此可以组内外私下交流。老师一般不会要求你解释代码功能，只会让你向他展示运行结果。

建议早测试早结束。大部分人都是将测试积压到后面的课时，导致组内和组间需要竞争测试机会——一次课只有一个半小时，还不算理论教授时间。最极端的情况下，你可能需要和老师单独约定时间测试。

注意基础配置：什么文件在哪个文件夹，各类初始化在哪个文件。在考试中需要回忆得起来，因为有程序填空题。

福州大学毛概期末复习

Wed, 10 Jun 2026 22:28:40 GMT

最终成绩：76 分

考试流程#

考试时间 100 分钟，前 60 分钟为论述题回答时间，后 40 分钟为选择题回答时间。选择题使用超星学习通系统，论述题回答结束后也上传一份电子档至学习通。

答题纸左侧为第 1 题答题区域，右侧为第 2 题答题区域。论述题回答时间内，不得使用手机。论述题回答结束时，将回答结果拍照上传至学习通，5 分钟内提交答题纸。

问答题#

Q1 什么是马克思主义中国化时代化？#

（定义）马克思主义中国化时代化，就是立足中国国情和时代特点，坚持把马克思主义基本原理同中国具体实际相结合、同中华优秀传统文化相结合，深入研究和解决中国革命、建设、改革不同历史时期的实际问题，真正搞懂面临的时代课题，不断吸收新的时代内容，科学回答时代提出的重大理论和实践课题，创造新的理论成果。

（内涵）运用马克思主义的立场、观点、方法，观察时代，把握时代，引领时代，解决中国革命、建设、改革中面临的实际问题；总结和提炼中国实践经验，并上升为理论，以指导新的实践，赋予马克思主义新的时代内涵和实践要求；运用中国人民喜闻乐见的民族语言来阐述马克思主义、使其植根于中华优秀传统文化的土壤之中,具有中国特色、中国风格、中国气派。准确把握马克思主义中国化时代化的科学内涵，要做到坚持马克思主义和发展马克思主义相统一，要做到同中国具体实际、同中国优秀传统文化相结合。

Q2 如何理解马克思主义中国化时代化是“一脉相承又与时俱进的关系”？（已考）#

一脉相承：都坚持马克思主义基本原理，都立足中国实际与时俱进：每个理论都回答了不同历史时期面临的主要问题；后一个理论都是对前一个理论的继承、丰富和发展

一方面，毛泽东思想所蕴含的马克思主义的立场、观点和方法，为中国特色社会主义理论体系提供了基本遵循。另一方面，中国特色社会主义理论体系在新的历史条件下进一步丰富和发展了毛泽东思想。

（举一个例子，建议从“实事求是、群众路线、独立自主”中选。比如群众路线 -> “三个有利于”（邓）-> “三个代表”（江）-> 科学发展观（胡）-> 习近平思想，论述后面发展的理论如何传承毛泽东思想中的“群众路线”）

Tip

“三个有利于”：是否有利于发展社会主义社会的生产力、是否有利于增强社会主义国家的综合国力、是否有利于提高人民的生活水平 “三个代表”：中国共产党始终代表中国先进生产力的发展要求、始终代表中国先进文化的前进方向、始终代表中国最广大人民的根本利益科学发展观：坚持以人为本，全面、协调、可持续的发展观。发展为了人民、发展依靠人民、发展成果由人民共享

Q3 为什么新民主主义革命属于资产阶级民主主义革命？#

近代中国半殖民地半封建社会的性质和中国革命的历史任务，决定了新民主主义革命的性质是资产阶级民主主义革命。新民主主义革命在政治上争取和联合民族资产阶级，在经济上保护民族工商业。它要建立的是无产阶级领导的各革命阶级的联合专政，而不是无产阶级专政。

新民主主义革命时期中国革命的历史任务

反对帝国主义、封建主义、官僚资本主义，争取民族独立、人民解放，为实现中华民族伟大复兴创造根本社会条件。

Q4 说明新旧民主主义革命的区别（“新”在哪里？）#

新民主主义革命处于世界无产阶级社会主义革命的时代，是世界无产阶级社会革命的一部分；革命的领导力量是中国无产阶级及其先锋队——中国共产党；革命的指导思想是马克思列宁主义；革命的前途是社会主义而不是资本主义。

Q5 为什么说“新民主主义社会是一个过渡性的社会”？（已考）#

新民主主义社会不是一个独立的社会形态，而是由新民主主义转变到社会主义的过渡性的社会。

（生产力）新民主主义社会中存在着五种经济成分，其中主要的经济成分是三种：社会主义经济、个体经济和资本主义经济。通过没收官僚资本而形成的社会主义的国营经济，掌握了主要经济命脉，居于领导地位；而以农业和手工业为主体的个体经济，则在国民经济中占绝对优势。新民主主义社会要继续向前发展，就要不断扩大国营经济，同时逐步将资本主义经济和个体经济转变为社会主义经济，使社会主义经济逐步成为我国的经济基础。

（基本纲领）

政治上：推翻帝国主义、封建主义和官僚资本主义的反动统治，建立无产阶级领导的，以工农联盟为基础的，各革命阶级联合专政的新民主主义国家。这是过渡形式。
经济上：没收封建地主阶级的土地归农民所有，没收官僚资产阶级的垄断资本归新民主主义国家所有，保护民族工商业。
文化上：是无产阶级领导的人民大众的反帝反封建的文化，是民族的、科学的、大众的文化。

（主要矛盾）土地改革完成后，工人阶级和资产阶级的矛盾逐渐成为我国社会的主要矛盾。只有解决了这一矛盾，才能使中国社会实现向社会主义的转变。

新民主主义社会是属于社会主义体系的，是逐步过渡到社会主义社会的过渡性质的社会。为了促进社会生产力的进一步发展，为了实现国家富强、民族复兴、人民幸福，我国新民主主义社会必须适时地逐步过渡到社会主义社会。

Q6 为什么进行社会主义改造？#

我国有极其广大的个体农业和手工业及在国民经济中占很大一部分比重的资本主义工商业，要求一个相当长的时期改造它们。
经过 1949 年到 1952 年三年的努力，我国已经有了相对强大和迅速发展的社会主义国营经济。这为党提出向社会主义过渡的总路线提供了物质基础。
国内的资本主义力量弱小，发展困难，不可能成为中国工业起飞的基础。
党总结在国民经济恢复时期在老解放区大力推广农业互助组和初级合作社的经验。这也为党提出向社会主义过渡的总路线提供了重要依据。
新中国成立初期，国家在利用和限制资本主义工商业的过程中所积累的经验，成为对资本主义经济进行社会主义改造的最初步骤。
当时的国际形势也有利于中国向社会主义过渡。苏联社会主义的发展已经显示出相对于资本主义的优越性，对我国有重要的借鉴作用。

Q7 为什么不是走资本主义工业化，而是走社会主义工业化道路？#

从历史上看，实现工业化有两条道路：一条是资本主义工业化道路，另一条是社会主义工业化道路。

“资本主义道路，也可增产，但时间要长，而且是痛苦的道路。我们不搞资本主义，这是定了的。”——毛泽东

三个“不”：

等不起：资本主义工业化开始于 18 世纪 60 年代英国的产业革命，至 19 世纪后期，主要资本主义国家先后完成了工业化。我国和资本主义国家有上百年的发展差距，不是短时间内可以弥补的。当时的中国必须在比较短的时间内实现自身实力的提升。
玩不起：资本主义通过剥削、掠夺实现资本原始积累。我国不可能选择对外侵略，必须依靠自身力量实现工业化。
走不起：以美国为首的西方资本主义阵营对我国实施长期封锁、禁运和军事威胁；与之同时，苏联等社会主义国家向我国提供了援助和宝贵经验。当时的时代条件和国际环境的新特点促使中国人民选择走社会主义道路。

Q8 如何理解改革开放前后历史时期关系？#

前 30 年在重大挫折中取得了巨大成就，全盘否定前 30 年的历史是极端错误的。毛泽东等开国元勋带领全国人民进行社会主义革命和建设，取得了巨大成绩；前 30 年属于探索时期，出现错误在所难免。
改革开放前后时期是探索、铺垫与继承、发展的关系。改革开放前的社会主义实践探索为改革开放后的社会主义实践探索积累了经验并准备了条件，改革开放后的社会主义实践探索是对前一个时期探索的坚持、改革、发展。
对改革开放前的社会主义实践探索，要坚持实事求是，分清主流和支流，坚持真理，修正错误，发扬经验，吸取教训。

Q9 如何理解国内改革和国外开放的关系？#

开放也是改革。对外开放是建设中国特色社会主义的一项基本国策。对外开放之所以重要，是因为历史经验一再告诉我们，关起门来搞建设是不行的，把自己孤立于世界之外是不利的。对外开放，包括对发达国家的开放，也包括对发展中国家的开放，是对世界所有国家的开放。它不仅是经济领域的开放，还包括科技、教育、文化等领域的开放。

改革是开放的基础与内因，国内制度完善、市场统一和营商环境优化，决定了对外开放的深度与能级，为高水平开放提供制度支撑。开放是改革的催化剂与压力测试，通过对接国际高标准经贸规则，引入外部竞争，倒逼国内体制机制创新，破除利益固化藩篱，实现“以开放促改革”。

Q10 如何理解社会主义市场经济制度中政府和市场的关系？#

“计划经济不等于社会主义，资本主义也有计划；市场经济不等于资本主义，社会主义也有市场。”——邓小平

社会主义市场经济理论的要点：一是计划经济和市场经济不是划分社会制度的标志，计划经济不等于社会主义，市场经济也不等于资本主义；二是计划和市场都是经济手段，对经济活动的调节各有优势和长处，社会主义实行市场经济要把两者结合起来；三是市场经济作为资源配置的一种方式本身不具有制度属性，可以和不同的社会制度结合，从而表现出不同的性质。

Q11 为什么说“改革是中国的第二次革命”？#

所谓第二次革命，是与中国共产党领导的第一次革命相对而言的。中国共产党领导的第一次革命把一个半殖民地半封建的旧中国变成了一个社会主义新中国；中国共产党领导的第二次革命，将把一个经济文化比较落后的社会主义中国变成一个现代化的社会主义国家。没有改革，就不可能走出一条建设中国特色社会主义的正确道路，我们的事业就不可能顺利前进。

改革作为一次新的革命，不是也不允许否定和抛弃我们建立起来的社会主义基本制度，它是社会主义制度的自我完善和发展。

x86 汇编语言详解-2

Tue, 24 Mar 2026 20:22:30 GMT

7. x86 汇编语言元素#

现在我们带你讲解一下一个汇编语言程序是怎么写的。x86 汇编语言由语句 (statement) 构成，一条语句可能有以下元素：

7.1 常量整数和常量整数表达式#

一个常量整数表示为 [{ + | - }] 数字 { 基数字符 }，例如 -10、11010011b、0A3h。

标识说明：

[] 的内容是可选的

{ A | B } 说明必须在 A 和 B 中选择一项

基数字符说明了此整数使用的数制，如下表所示：

基数字符	数制
空置/`d`	十进制 (Dec)
`q`/`o`	八进制 (Oct)
`h`	十六进制 (Hex)
`b`	二进制 (Bin)

如果一个十六进制值以字母开头，如 A4，则必须加上前缀 0 以免和变量名混淆。

整数字面量间的运算使用以下运算符：

运算符	优先级	备注
`()`	1
`+`, `-`	2	正负号
`*`, `/`	3
`mod`	4
`+`, `-`	5	加减号

每个表达式的计算结果必须为可存储为32位的整型（0 ~ FFFFFFFF），此结果在编译时确定，运行时不可变。

EQU 指令可以设置符号整数常量，相当于 C 中的 #define，格式为 标识符 EQU 常量整数表达式。EQU 定义的常量在汇编时直接替换为字面量，因此运行时固定不可变。更宽松的版本是 = 指令，允许常量重定义，但依然是汇编时确定，运行时不可更改。

7.2 其他常量#

常量实数表示为 [{ + | - }]数字.[数字][指数]，其中[指数]为科学记数法中的 ×10n×10^{n}×10n 部分，表示为 E[{ + | - }]integer。2.、-44.2E+05、26.E5 都是合法的十进制实数。常量实数按照 IEEE 浮点数格式转换存储。

编码实数 (encoded real) 以十六进制表示，用 r 结尾。对应的十六进制从 IEEE 浮点数格式的二进制数转换得到，如 +1.0 的 IEEE 浮点数格式为 0011 1111 1000 0000 0000 0000 0000 0000，编码实数表示为 3F800000r

字符和字符串常量以 ''/"" 包围，按照 ASCII 码存储。

7.3 保留字#

保留字主要有以下类型：

指令助记符，如 mov、add、mul 等
寄存器名称
汇编器指令
类型属性，如 byte 和 word
运算符
预定义的符号

保留字大小写不敏感，如 MOV 和 mov 是一样的，但预定义符号除外。

7.4 标识符#

标识符用于标识变量、常量、函数、标签，有以下规则：

长度在 1 ~ 247 之间
大小写不敏感（通过汇编器的 -Cp 选项可使之大小写敏感）
首字符必须是字母、下划线、@、? 或 $，后续的字符才可以取数字。作为建议，请尽量不要以下划线或者 @ 开头，减少违反下一条规则的概率。
不能和保留字撞名

7.5 指令#

指令在汇编时转换成运行时可执行的语句（机器语言字节）。一条指令包含四个部分：[标签:] [助记符] [操作数] [;注释]

标签标签用于标识数据/代码的位置。
助记符助记符标识指令功能。

操作数操作数用于指令数据的输入输出。操作数可以是寄存器 (reg)、内存地址 (mem) 或者整数表达式 (imm)。一条指令可以有 0 到 3 个操作数。对于有两个操作数的指令，第一个操作数作为目标操作数 (dest)，第二个操作数作为源操作数 (src)。指令一般修改的是目标操作数。对于有三个操作数的指令，后两个操作数作为源操作数执行指令，结果存储到目标操作数。常见助记符及其操作数：

助记符	操作数	说明
`MOV`	`dest, src`	`src` 的值赋值到 `dest`
`ADD`	`dest, src`	`dest = dest + src`
`INC`	`op`	`op` 递增 1
`DEC`	`op`	`op` 递减 1
`SUB`	`dest, src`	`dest = dest - src`
`MUL`	`op`	无符号乘法，结果储存在主寄存器中，即 `EAX = EAX * op`
`IMUL`	`dest, src1, src2`	有符号乘法，`dest = src1 * src2`
`JMP`	`label`	无条件跳转至标签位置
`CALL`	`func`	调用函数
`NOP`	无	无操作指令，占用 1 字节，常被汇编器用于字节对齐

Note

无论何时，我们都建议优先以寄存器作为操作数，然后是常量值，最后才是内存地址标识，因为它们的读取效率是依次递减的。

注释单行注释以 ; 开头多行注释使用 COMMENT 指令，语法为 COMMENT 结束符。从 COMMENT 到第一个结束符之间的代码块将被忽略。

7.6 段式存储#

正如 4.2 所述，x86 处理器底层依然属于段式存储模型。在大部分操作系统上，采用的模型和各位在 C/C++ 学的内存布局是一样的。

现在这个阶段，需要我们设置的内存段只有 .data（数据段）和 .code（代码段）。

7.7 示例 1#

下面是一个进行加减运算的 MASM 汇编程序，操作数是写死在程序中的。

1
INCLUDE Irvine32.inc
2

3
.code
4
main PROC
5

6
a:
7
  mov eax,30000h    ; EAX = 10000h
8
  add eax,80000h    ; EAX = 50000h
9
  sub eax,20000h    ; EAX = 30000h
10
  ; jmp a           ; jump to label 'a'
11
  call DumpRegs
12

13
  exit
14
main ENDP
15
END main

我们详细分析一下这个程序。第一部分是汇编器指令：

INCLUDE Irvine32.inc 调用了教学用库 Irvine32.inc

Warning

我们要求：在本课程中，必须 INCLUDE Irvine32.inc，因为它预设置了有用的函数和汇编器指令。

接下来是代码区，我们在这里写函数代码：

.code 表示下面的所有代码均属于代码段的内容
main PROC 定义 main 过程（Procedure，即函数）
a: 定义了一个标签 a，指向 mov eax, 30000h
mov eax, 30000h 将十六进制值 30000h 赋值给 eax
add eax, 80000h 将 80000h 和 eax 的值相加，结果保存到 eax。
call DumpRegs 调用 Irvine32.inc 的 DumpRegs 函数，作用是打印当前的寄存器数值
jmp a 表示无条件跳转到 a 指向的代码。由于有个 bug 故注释，注意到了么？
exit 是系统调用 (system call)，表示程序的退出。注意不要对主函数使用 ret，因为 ret 需要显式调用方
main ENDP 表示结束此过程的定义
END main 表示整个源文件结束，并且指定了入口点函数 main。

7.8 数据类型与数据操作#

MASM 内建以下数据类型：BYTE, SBYTE（有符号字节）, WORD, SWORD, DWORD, SDWORD, FWORD（六字节）, QWORD, TBYTE（十字节）。主要使用 BYTE, WORD, DWORD, QWORD 类型，可分别简写为 db, dw, dd, dq。

使用 TYPEDEF 可以定义新的类型，包括指针，语法为 类型名 TYPEDEF [PTR] 已注册的类型。已注册的类型包括内建类型和已使用 TYPEDEF 注册过的类型，例如：

1
CHAR    TYPEDEF BYTE
2
PCHAR   TYPEDEF PTR CHAR

使用数据类型在 .data 段定义数据的语法为 [标识符] 类型 [初始化值, ...]

1
count dword 114514
2
homo  word  ?

数据定义时必须有至少一个初始化值，如果不想自己设定，可以使用 ? 表示随机赋值。所有的初始化值，无论其格式，都会被汇编器转换为二进制数据。如果初始化值是有规律重复的，可以使用 DUP (Duplicate) 命令：

1
BYTE 20 DUP(0) ; 20 字节，均初始化为 0
2
BYTE 20 DUP(?) ; 20 字节，均随机初始化
3
BYTE 4 DUP("STACK") ; 20 字节，一个字符串："STACKSTACKSTACKSTACK"

可以有多个初始化值，这实际上就声明了一个数组：

1
list  byte  10,20,30,40
2
      byte  50,60,70,80

数据 10 位于 list 的偏移 0 位置，以此类推。

字符串也是一种数组，但作为例外，每个字节间不都需要逗号分隔。正如各位在 C 中所学的那样，所有的字符串都需要加一个 \0 终止符（当然，是手动的，没有编译器兜底了）。对于多行字符串，只需要一整块字符串的末尾终止即可，如果需要换行，需要使用 0dh, 0ah (CR/LF)：

1
greeting1 BYTE "Welcome to the Encryption Demo program "
2
          BYTE "created by Kip Irvine.",0dh,0ah
3
          BYTE "If you wish to modify this program, please "
4
          BYTE "send me a copy.",0dh,0ah,0

计算数组长度可以使用 $ - Array，例如：

1
list BYTE 10,20,30,40
2
ListSize = ($ - list) ; ListSize = 4

如果是字符串长度，需要减去使用的转义字符的长度：

1
hello BYTE "Hello",0
2
StringSize = ($ - hello) - 1 ; StringSize = 5

注意采用这种方式计算的，表达式必须紧跟在数组之后，因为 ($ - list) 的语义是当前地址 ($) 减去 list 的地址。数据在段内是连续的，因此可以用偏移值计算元素个数。如果中间再插入了其他数据，偏移值就计算错误了。

BYTE 只占 1 字节，因此偏移值 = 元素数。如果是 WORD 等更大的数据类型，就需要除以它的单位长度，例如：

1
data WORD 1,1,4,5,1,4
2
dataSize = ($ - data) / 2 ; $ - data = 12, dataSize = 6

可以在代码段中间夹杂数据段。数据的作用域从声明位置开始：

1
.code
2
mov eax,ebx
3
.data
4
temp DWORD ?
5
.code
6
mov temp,eax

在进行数据的转移时，数据的宽度必须匹配目标寄存器的宽度。由于寄存器的宽度可以“分割”，会出现数值覆盖 (Overlapping Values) 的情况：

1
.data
2
oneByte BYTE 78h
3
oneWord WORD 1234h
4
oneDword DWORD 12345678h
5

6
.code
7
mov eax,0 ; EAX = 00000000h
8
mov al,oneByte ; EAX = 00000078h
9
mov ax,oneWord ; EAX = 00001234h
10
mov eax,oneDword ; EAX = 12345678h
11
mov ax,0 ; EAX = 12340000h

数值仅覆盖对应位数，而其他位不变。对于有符号数，这种情况更加复杂：

1
.data
2
signedVal SWORD -16 ; FFF0h (-16)
3
.code
4
mov ecx,0
5
mov cx,signedVal ; ECX = 0000FFF0h (+65,520)

明明存储的是负数，结果读 ECX 的时候却读出了正数！除了尽量保证使用 CX，我们也可以先将 ECX 赋值为 FFFFFFFFh，这样数值就是正确的 FFFFFFF0h 了，这被称为符号位扩展 (Sign Extension)。为了简便较小宽度的数据向较大宽度的寄存器的转移， x86 设计了两个指令：

MOVZX (Move with Zero eXtension)

适用于无符号数，将扩展的位数设置为 0。

MOVSX (Move with Sign eXtension)

适用于有符号数，将扩展的位数设置为 1。

1
.data
2
byteVal BYTE 10001111b
3
.code
4
movzx ax,byteVal ; AX = 0000000010001111b
5
movsx bx,byteVal ; BX = 1111111110001111b

Warning

以上两个指令不得使用常量作为操作数。它们仅接受以下操作数组合：

1
reg32, reg/mem8
2
reg32, reg/mem16
3
reg16, reg/mem8

不要滥用符号位扩展，请优先确认操作数的宽度。例如：三个数据 10h、20h 和 30h 定义为 BYTE 类型，其中 30h 和前两个的用途不同。

这是中间一个步骤的内存视图：

Terminal window

1
10 00 00 00 30 00

如果将 20h 位扩展到 32 位（和 EAX 对齐）存进内存，那么：

Terminal window

1
10 20 00 00 00 00

之前存的 30h 被扩展的 0 覆盖了！

你如果还记得 C 语言的话，估计会把交换数据写成三个存储位置的中转交换，但 x86 提供了 XCHG (eXchange data)，可以直接交换数据：

1
XCHG reg,reg
2
XCHG reg,mem
3
XCHG mem,reg

对于两个内存数据的交换，需要使用寄存器中转：

1
mov ax,val1
2
xchg ax,val2
3
mov val1,ax

7.9 操作数和寻址方式#

正如我们在 7.5 所述，操作数可以是寄存器、内存地址或者整数表达式。我们将这些操作数分类为：立即数、寄存器和内存，由此得到几种寻址模式：

寻址方式	典型语句	关键含义	C 场景	记忆点
寄存器寻址	`mov ecx, eax`	寄存器中的数据传送	中间结果	无 `[]`
立即数寻址	`add eax, 5`	常量写在指令中	常量赋值	数直接给出
直接寻址	`mov ecx, count`	变量名给出地址	普通变量	名字就能定位
间接寻址	`mov edx, [ebx]`	按寄存器地址取值	指针 `*p`	寄存器里装地址
相对寻址	`mov esi, [ebx+4]`	基址 + 常量偏移	`arr[1]`	偏移按字节
相对寻址	`mov eax, count[esi]`	符号地址 + 寄存器偏移	`count[i]`	基址 + 位移
变址寻址	`mov eax, [ebx+edx+80h]`	基址 + 变址 + 位移	`buf[32+i]`	多一个动态偏移
比例变址	`mov eax, [ebx+esi*4-80h]`	基址 + 下标×大小 + 位移	`arr[i-32]`	自动乘元素大小

立即数寻址

立即数就是内存中的字面量，因此立即数可以直接写在指令中：

1
mov eax, 10h
2

3
; View in Hex:
4
; B8 10000000

直接内存寻址

地址需要解引用以访问对应数据。不过相比直接写地址值，我们一般都使用变量名，因为变量名携带了相对与段基地址的偏移信息。

1
mov eax, var1
2

3
; Suppose var1 were located at offset 10400h
4
; View in Hex:
5
; A1 00040100

操作码

发现了吗？同样是 mov，两者在 Hex dump 中的表示却不一样！我们将 B8、A1 称为操作码 (Opcode)，可以参见 MOV — Move Data。不同的 Opcode 对应不同的操作数类型，但在汇编中我们统一写成 mov。这就是上层虚拟机对底层虚拟机功能的封装。

B8 表示将 imm 复制到 reg，而 A1 表示将位于 seg:offset 的值复制到 EAX。这样你就明白为什么 mov eax, var1 是将 var1 指向的值复制到 eax，而不是将 var1 的地址赋值给 eax 了吧，因为此时操作码 A1 表示对随后的地址值解引用。

Warning

正如在 4.2 中所说的，x86 的大多数指令不支持两个内存操作数。每条 mov 指令的操作码中，用于指定操作数的位域有限，无法同时编码两个完整的内存地址；并且早期 CPU 的寄存器才是真正进行移动操作的场所，内存只是数据的“仓库”，需要使用寄存器作为中转：

1
mov eax, var1
2
mov var2, eax

现代 CPU 的存储转发机制可能会直接将 var1 的数据从 L1 数据缓存转发到 var2 的存储操作中，甚至不需要寄存器物理上“持有”数据。但指令集层面仍然要求程序员（或编译器）显式写出这个寄存器。

直接寄存器寻址

7.10 示例 2#

1
  INCLUDE Irvine32.inc
2

3
  .data
4
  greeting byte "Hello, World!", 0
5

6
  .code
7
  main PROC
8
  mov  edx, OFFSET greeting
9
  call WriteString
10

11
  exit
12
  main ENDP
13
  END  main

此处我调用了 Irvine32.inc 的 WriteString 函数。它以 edx 作为参数，接受字符串地址，将含终止符的字符串打印到标准输出。

7.11 基本运算#

基本运算指令分为算术运算和逻辑运算。所有运算都会同步修改标志寄存器。

7.11.1 加减运算#

INC 和 DEC 指令的作用是对寄存器/内存的值递增 (Increase) 和递减 (Decrease) 1，操作数就一个，运算结果保存到操作数上。

ADD 和 SUB 指令分别为加法 (Add) 和减法 (Substraction)，操作数是 dest,src，运算结果保存到 dest，不修改 src

NEG 是取反 (Negate) 指令，就是将寄存器/内存的值的符号位取反。

7.11.2 乘除运算#

MUL 是无符号数乘法 (unsigned Multiply)，只有一个操作数。AX 寄存器作为被乘数，操作数作为乘数。结果写回低位寄存器，若位数不足则溢出至高位寄存器 (AH / DX)。两个操作数的位数和是结果的位数，如两个 8 位宽度的操作数相加，结果为 16 位。

CF 标志用于检查高位进位。

1
mov al,5h
2
mov bl,10h
3
mul bl ; AX = 0050h, CF = 0

IMUL 是有符号乘法 (signed multiply)，可选 1、2、3 个操作数。

一个操作数时，行为类似 MUL；两个操作数时，第一个操作数作为被乘数和目标，第二个操作数作为乘数；三个操作数时，第一个操作数作为目标，第二个操作数作为被乘数，第三个操作数作为乘数。

IMUL 需要注意 CF 和 OF 标志。如果结果的高位不能解释为低位的符号扩展，那么 OF = 1

Tip

OF 标志主要看乘法结果是否在低位的有符号数表示范围内。

DIV 是无符号数除法 (unsigned Divide)。除法比较特殊——带余数的整除法。

DIV 只有一个操作数。DX 和 AX 作为被除数，操作数为除数。结果中，商写回低位寄存器，余数写回高位寄存器 (AH / DX)。

7.11.3 位运算#

8. 分支与循环程序设计#

默认情况下，CPU 按顺序加载和执行程序。但条件指令会根据 CPU 状态标志的值（Zero、Sign、Carry 等）将控制权转移到程序中的新位置。控制转移分为两种：无条件转移和条件转移。

循环在这里视为分支，因为它也可以使用条件转移指令实现。

8.1 无条件转移#

使用 JMP 指令：

1
JMP label

CPU 将自动将 label 转换成偏移值，赋值给 IP 以在新位置执行代码。

JMP 是创建循环的最简单方法，结合标签可以形成一个无限循环：

1
top:
2
  ; ...
3
  jmp top

8.2 条件转移#

只有判断标志寄存器的值满足条件时，条件指令才跳转。由于标志寄存器不能直接设定，因此需要搭配 cmp (compare) 或 test 指令使用。

cmp 的底层逻辑是 A - B，用于判断两个数的大小。test 的底层逻辑是 A & B，用于检查特定位数的状态（test A,A 可以判断 A 是否为 0）。两个指令均只修改 FLAGS 寄存器而不破坏元数据。

常见条件转移指令：

指令	英文全称	含义	判断标志位
`JE`, `JZ`	jump equal，jump zero	结果为零则跳转(相等时跳转)	ZF=1
`JNE`, `JNZ`	jump not equal，jump not zero	结果不为零则跳转(不相等时跳转)	ZF=0
`JS`	jump sign	结果为负则跳转	SF=1
`JNS`	jump not sign	结果为非负则跳转	SF=0
`JP`, `JPE`	jump parity，jump parity even	结果中1的个数为偶数则跳转	PF=1
`JNP`, `JPO`	jump not parity，jump parity odd	结果中1的个数为偶数则跳转	PF=0
`JO`	jump overflow	结果溢出了则跳转	OF=1
`JNO`	jump not overflow	结果没有溢出则跳转	OF=0
`JB`, `JNAE`	jump below，jump not above equal	小于则跳转 (无符号数)	CF=1
`JNB`, `JAE`	jump not below，jump above equal	大于等于则跳转 (无符号数)	CF=0
`JBE`, `JNA`	jump below equal，jump not above	小于等于则跳转 (无符号数)	CF=1 or ZF=1
`JNBE`, `JA`	jump not below equal，jump above	大于则跳转(无符号数)	CF=0 and ZF=0
`JL`, `JNGE`	jump less，jump not greater equal	小于则跳转 (有符号数)	SF≠ OF
`JNL`, `JGE`	jump not less，jump greater equal	大于等于则跳转 (有符号数)	SF=OF
`JLE`, `JNG`	jump less equal，jump not greater	小于等于则跳转 (有符号数)	ZF=1 or SF≠ OF
`JNLE`, `JG`	jump not less equal，jump greater	大于则跳转(有符号数)	ZF=0 and SF=OF

其实记忆这些指令并不难，因为它们都是 JMP + 条件缩写的形式。

条件转移可以形成一个有限循环：

1
; ...
2
mov ecx, a_len
3
copy:
4
    mov eax, a[esi]
5
    mov b[esi], eax
6
    add esi, 4
7
    dec ecx
8
    cmp ecx, 0
9
    jne copy
10
; ...

有一个专门的指令 LOOP 同样实现了有限循环，以 ECX 作为循环次数，当其数值减少到 0 时，LOOP 指令就会停止，继续执行下面的指令。

1
; ...
2
mov ecx, a_len
3
copy:
4
    mov eax, a[esi]
5
    mox b[esi], eax
6
    add esi, 4
7
    loop copy
8
; ...

Warning

在进入 LOOP 循环体前，务必显式初始化 ECX！在循环体内，我们也不建议再修改 ECX。如果要修改，请先将 ECX 代表的循环次数保存，然后在退出一次循环前将次数恢复到 ECX。对于嵌套循环，你同样需要先保存外层循环次数，再设置内层循环次数；内层循环结束后，及时将外层循环次数恢复到 ECX：

1
.data
2
count dword ?
3
.code
4
mov ecx,100 ; set outer loop count
5
L1:
6
mov count,ecx ; save outer loop count
7
mov ecx,20 ; set inner loop count
8
L2:
9
; ...
10
loop L2
11

12
mov ecx,count ; restore outer loop count
13
loop L1

9. 函数#

通俗地说，我们可以将函数（Procedure，本义为过程，有人也称为子程序）定义为一个返回语句结束的语句块。函数是使用 PROC 与 ENDP 指令声明的。它必须被赋予一个合法的标识符。

对于非入口点函数（即 main），使用 RET 作为返回语句：

1
sample PROC
2
; ...
3
ret
4
sample ENDP

函数内标签的作用域仅限于此函数内，这主要影响跳转与循环指令。虽然可以通过标签名后标识 :: 来声明一个全局标签，但这样做容易破坏程序的运行时栈 (Runtime Stack)。关于运行时栈我们会更详细地介绍。

这是一个简单的加法函数，约定参数和返回值都通过寄存器传递，比较简单：

1
SumOf PROC
2
    add eax,ebx
3
    add eax,ecx
4
    ret
5
SumOf ENDP

现在你可以使用 CALL 指令调用函数了！Irvine32.inc 实现了一些简单的输入输出函数。你可以直接打开此文件查看此库声明了哪些函数。

9.1 运行时栈#

运行时栈用于存储函数执行期间的必要的临时信息。和数据结构中的“栈”一样，运行时栈同样遵循 LIFO 规则。运行时栈通过 ESP 寄存器管理地址。一般来讲，我们不会直接修改 ESP，而是通过 CALL、RET、PUSH 和 POP 指令间接修改。

ESP 永远指向最后一个压入栈的值，即栈顶。这里需要注意一下，在操作系统中，栈是“向下生长”的，即栈的地址是从高到低的。每当我们 PUSH 一个值进入栈，ESP 的值会递减，然后将操作数复制到栈里。一个 16 bits 操作数会使 ESP 递减 2，32 bits 则递减 4。PUSH 的操作数可以是寄存器、内存地址或立即数。

POP 会将 ESP 指向的栈内容复制到操作数中，然后递增 ESP。POP 的操作数可以是寄存器或内存地址。

9.2 函数调用#

CALL 指令可以让 CPU 跳转到函数内存位置以执行指令。与之配套的是函数内的 RET 语句。

具体来讲，CALL 将返回地址压入栈中，然后将目标函数地址赋值给 EIP。返回地址指向 CALL 的下一条语句。当函数 RET 时，栈中存放的返回地址赋值给 EIP，之后弹出。

因此，对于一个正常的程序，其调用函数前后的堆栈是平衡的，即在 RET 时 ESP 的值应该和 CALL 时返回地址压入后的 ESP 值相等，这样 RET 才能将正确的返回地址写入 EIP。

对于函数的嵌套调用同样如此。每 CALL 一个子函数，对应的返回地址就会压入栈中；系统在同一时间内只会执行位于运行时栈栈顶的那个函数；然后 RET 时不断“溯源”，直到返回主函数。

9.3 保存和恢复寄存器#

现在我们准备写一个更复杂的函数：

1
;----------------------------------------------------
2
; ArraySum
3
;
4
; Calculates the sum of an array of 32-bit integers.
5
; Receives: ESI = the array offset
6
;           ECX = number of elements in the array
7
; Returns: EAX = sum of the array elements
8
;----------------------------------------------------
9
ArraySum PROC
10
push esi ; save ESI, ECX
11
push ecx
12
mov eax,0 ; set the sum to zero
13
L1:
14
  add eax,[esi] ; add each integer to sum
15
  add esi,TYPE DWORD ; point to next integer
16
loop L1
17

18
pop ecx ; restore ECX, ESI
19
pop esi
20
ret
21

22
ArraySum ENDP

展开收起

此函数通过寄存器传递参数和返回值，不使用特定标识符以提高兼容性。

不过我们不是想聊这个。看这个程序的开头，它将 ESI 和 ECX 的值压入栈中，而返回前又将其 POP 出来。这是大多数修改寄存器的函数的典型做法：始终保存并恢复被函数修改的寄存器，以确保调用者自身的寄存器值不会被覆盖。该规则的一个例外是用作返回值的寄存器，一般是 EAX。

Warning

注意遵循堆栈的“后进先出”原则！

你可以通过 USES 指令让汇编器自动生成这类代码：

1
ArraySum PROC USES esi ecx
2
mov eax,0 ; set the sum to zero
3
L1:
4
  add eax,[esi] ; add each integer to sum
5
  add esi,TYPE DWORD ; point to next integer
6
loop L1
7

8
ret
9

10
ArraySum ENDP

USES 紧跟在 PROC 之后，寄存器列表中间无逗号。

Warning

USES 生成的代码会先于用户代码执行。例如：

1
ArraySum PROC USES esi ecx
2
push ebp
3
mov  ebp,esp
4
; ...

生成的是：

1
push esi
2
push ecx
3
push ebp
4
mov  ebp,esp
5
; ...

在后面章节有需要使用 ebp 间接寻址堆栈内容的地方。有时只看到显式 push 的寄存器，结果把 USES 忘了，脑子里想的堆栈和实际堆栈不一样

或者使用 pushad 和 popad （ad 代表 All Double）将所有的通用寄存器都 push/pop。

9.4 用栈传递参数#

本节开头我们展示了如何用寄存器传递参数。然而，大多数现代语言中函数参数是通过堆栈传递的：在 32 位下，Windows API 的参数也通过栈传递。因此，必须学会如何用栈传递参数。

为什么不继续使用寄存器？

和通过栈传递参数相比，寄存器传参更快（对于较早期 CPU）。然而，一旦程序规模开始膨胀，寄存器传参出现 bug 的概率就越高；寄存器数量有限，多传几个参数就不够用了

实际上，正由于寄存器及其有限，fastcall 只允许前两个参数使用寄存器（ecx 和 edx），之后的参数使用栈传参。对于可变数量参数，全部的参数都使用栈传递。

因此，在 x86 下，我们非常建议各位使用栈传参。如果使用寄存器传参，最好确保参数个数不超过 2 个，否则管理寄存器资源会变成噩梦 :(

9.4.1 栈帧#

当函数被调用时，运行时栈会预留一块区域，称为栈帧（Stack Frame，或活动记录 Activation Record）。栈帧存放着函数的实参、返回地址、局部变量和保存的寄存器。一个栈帧由以下步骤建立：

传递的实参被压入堆栈。
调用函数，使函数返回地址被推送到栈上。
当函数开始执行时，EBP 会被推送到堆栈上。
EBP 设置成和 ESP 相等。从此，EBP 作为函数形参的基址参考。
如果存在局部变量，需要递减 ESP 以预留堆栈上的变量空间。
需要保护的寄存器被推送到堆栈中。

Tip

即使使用 PUSHAD，我们依然建议在此之前先单独 push 和设置 EBP。

使用 ESP 实现栈上数据的存储和逻辑删除。EBP 在当前栈帧内位置固定，因此函数中对大部分数据的访问都基于 EBP 进行。

汇编的传参形式有两种：值传参和引用传参。

压栈顺序

需要注意的是，两种传参的参数压栈顺序都是倒序的。参考等效 C 语言格式：int some_func(int var1, int var2)，则 var2 先压入，var1 后压入，从右往左。

数组必定使用引用传参，因为值传参代表它需要将每个元素都压入栈。使用 OFFSET 指令。

9.4.2 栈参数的调用和清理#

现在我们来一个示例：

1
AddTwo PROC
2
  push ebp
3
  mov  ebp,esp
4
  mov  eax,[ebp + 12]
5
  add  eba,[ebp + 8]
6
  pop  ebp
7
  ret
8
AddTwo ENDP

使用栈传参时，需要将 EBP 压入栈，ESP 由系统自动管理，不需要我们操心。

如果我们调用了 AddTwo(5,6)，即：

1
push 6
2
push 5
3
call AddTwo

那么它的栈结构大概长这样：

AddTwo(5,6)的栈结构

如果我们想访问参数，那么用相对寻址。像 [ebp + 12] 这样用表达式引用实参的，我们称为显式栈参数 (Explicit Stack Parameter)。

有一个问题不知道你发现了没有：既然返回地址在实参下面，而当返回地址被弹出时，函数也退出了，那么剩下的实参怎么处理？

很遗憾，操作系统并不会在程序运行过程中自动回收它们。忽略它们？如果只用一层调用还好，但如果是嵌套调用呢？内层函数残留的栈实参在外层函数返回地址的下面，而 ESP 会读取实参作为地址！还记得我们在 C/C++ 所说的吗？标准结局就是内存访问冲突。

清理的理由有了，但怎么清理？POP 可不能把立即数 POP 出去啊。那么，既然栈实参不能物理移除，可不可以直接跳过它呢……

9.4.3 调用约定#

调用约定 (Calling Convention) 确定了函数传参的传参形式、压栈顺序、返回值存储和清除栈方式。在 x86 Windows 下有两个主要的调用约定：C 调用约定 (CDECL) 和 STDCALL 调用约定。

C 调用约定和 STDCALL 的压栈顺序一致，即从右到左倒序压栈。而清除栈方式不一样：

C 调用约定是调用者清除 (Caller Cleanup)，在调用函数 CALL 的下一行对 ESP 进行加法，其值等于被调用函数参数的总大小。
STDCALL 是被调用者清除 (Callee Cleanup)，给予被调用函数 RET 一个操作数，其值等于被调用函数参数的总大小。此时系统会自动向 ESP 增加值。

STDCALL 可以确保调用者不会忘记清理栈，而 C 调用约定允许可变数量参数。

FASTCALL 使用 ECX 和 EDX 传递前两个参数，之后的参数使用栈传递。

所有调用约定的整数返回值均通过 EAX 返回。

FASTCALL 的翻身

随着 CPU 的进步，寄存器的数量增加，FASTCALL 也迎来了升级。x86-64 Windows 允许前 4 个、x86-64 Linux 允许前 6 个参数使用寄存器传参（从左到右顺序），其他参数使用栈传参（从右往左）。

FASTCALL 成为 x86-64 的唯一调用约定。不少函数实现了纯寄存器传参，因为长参数的函数还是少见的。

Tip

虽然你的程序你做主，但最好和汇编器一样遵守调用约定……

如果压栈参数在寄存器里，将寄存器压入栈，那么由调用者恢复寄存器：

1
mov ecx,eax
2
push ecx
3
push OFFSET Array
4
call some_func
5
add esp,4
6
pop ecx

压栈的参数长度必须为 4 字节（32 bit 下）。如果值传参发现参数长度不是 4 字节，则应该换用引用传参。

9.5 引用传参的使用#

引用参数通常使用间接寻址访问。比如将一个数组的引用传递给 ESI：

1
mov esi,[ebp+12] ; offset of array
2
mov ecx,[ebp+8] ; array length
3
; ...
4
mov [esi],ax ; insert value in array
5
add esi,TYPE WORD ; move to next element
6
; ...

9.6 综合示例#

对于计科的同学，课程要求就到这里。

函数调用时的具体步骤如下：

主调函数将被调函数所要求的参数，根据相应的函数调用约定，保存在运行时栈中。该操作会改变程序的栈指针。
主调函数将控制权移交给被调函数（使用 CALL 指令）。函数的返回地址（待执行的下条指令地址）保存在程序栈中（压栈操作隐含在 CALL 指令中）。
被调函数会设置帧基指针 ESP
被调函数通过修改栈顶指针的值，为自己的局部变量在运行时栈中分配内存空间，并从帧基指针的位置处向低地址方向存放被调函数的局部变量和临时变量。
如有必要，被调函数会保存希望调用前后保持不变的寄存器值。
被调函数执行自己任务，此时可能需要访问由主调函数传入的参数。若被调函数返回一个值，该值通常保存在一个指定寄存器中(如EAX)。
一旦被调函数完成操作，为该函数局部变量分配的栈空间将被释放。这通常是步骤4的逆向执行。
恢复步骤3中保存的寄存器值，包含主调函数的帧基指针寄存器。
被调函数将控制权交还主调函数(使用ret指令)。根据使用的函数调用约定，该操作也可能从程序栈上清除先前传入的参数。
主调函数再次获得控制权后，可能需要将先前的参数从栈上清除。在这种情况下，对栈的修改需要将帧基指针值恢复到步骤1之前的值。

步骤 3 与步骤 4 在函数调用之初常一同出现，统称为函数序 (prologue)；步骤 6 到步骤 8 在函数调用的最后常一同出现，统称为函数跋 (epilogue)。

1
; lab5_2.asm - Watermelonabc 2026/4/18
2
; 本程序用于求给定有符号数列中，绝对值比目标数 X 更大的最小负奇数
3
; 若存在，输出此数的绝对值；若不存在，输出 0
4

5
include Irvine32.inc
6

7
.data
8
TAB dword 5 dup(?)
9
datSize = ($ - TAB)/4
10
X dword 9
11
Min dword ?
12

13
.code
14

15
; dword _cdecl getMin(dword* src,dword goal,dword leng) [ebp+8,ebp+12,ebp+16]
16
; src 地址、goal 和 leng 通过堆栈传参
17
; 返回值通过 eax 返回，表示 Min 的绝对值
18

19
getMin PROC
20
    push ebp
21
    mov ebp,esp
22
    push esi
23
    push edx
24
    push ebx
25
    mov esi,[ebp+8]
26
    mov ebx,[ebp+12]
27
    mov ecx,[ebp+16]
28
    mov eax,0
29
    mov edx,0
30
    isMin:
31
        mov edx,[esi]
32
        cmp edx,0
33
        jge notMin ; is below 0?
34
        and edx,1h
35
        cmp edx,1
36
        jne notMin ; is odd number？
37
        mov edx,[esi]
38
        neg edx
39
        cmp edx,ebx
40
        jle notMin ; is bigger than X?
41
        cmp eax,edx
42
        jg notMin ; is bigger than current Min?
43
        mov eax,edx
44
        notMin:
45
        add esi,4
46
    loop isMin
47
    pop ebx
48
    pop edx
49
    pop esi
50
    pop ebp
51
    ret
52
getMin ENDP
53

54
main PROC
55
    mov esi,OFFSET TAB
56
    mov ecx,datSize
57
    input:
58
        call ReadInt ; read a signed 32 bits integer from console and put into EAX
59
        mov [esi],eax
60
        add esi,4
61
    loop input
62
    push datSize ; leng
63
    push X       ; goal
64
    push OFFSET TAB ; *src
65
    call getMin
66
    add esp,12
67
    mov Min,eax
68
    call WriteDec ; get an unsigned 32 bits integer from EAX and write to console
69
    exit
70
main ENDP
71

72
END main

展开收起

9.7 局部变量#

和参数不一样，局部变量是顺序“入栈”的。局部变量的值不是 PUSH 入栈的，而是先在栈上用 ESP 预留空间，然后直接向预留的栈空间写入局部变量。比如，一个 C 函数：

1
void MySub()
2
{
3
  int X = 10;
4
  int Y = 20;
5
}

在 x86 汇编中呈现为：

1
MySub PROC
2
push ebp
3
mov  ebp,esp
4
sub  esp,8 ; reserve space for locals in stack
5
mov  dword PTR [ebp-4],10 ; X
6
mov  dword PTR [ebp-8],20 ; Y
7
mov  esp,ebp ; remove locals from stack
8
pop  ebp
9
ret
10
MySub ENDP

栈帧大致表现为：

MySub()的栈帧

注意此处由于只保存了 ebp 寄存器，而它又属于栈底，因此直接将 esp 移到 ebp 就好了。如果你还使用了其他寄存器，那么还请你手动清理，再移动。

LEAVE 指令等效于清理局部变量的那两条指令。

如果是一个数组呢？同样预留空间，但是预留的空间应该符合字节对齐，宜大不宜小。并且用 LEA (Load Effective Address) 指令获取地址。OFFSET 对栈上地址没有用：

1
makeArray PROC
2
  push ebp
3
  mov  ebp,esp
4
  sub  esp,32
5
  lea  esi,[ebp-30] ; load address of myString
6
  mov  ecx,30
7
  L1:
8
    mov BYTE PTR [esi],'*'
9
    inc esi
10
  loop L1
11
  add  esp,32 ; remove the array (restore ESP)
12
  pop  ebp
13
  ret
14
makeArray ENDP

同样有 ENTER 和 LEAVE 指令可以为我们预留局部变量的栈空间。

ENTER 会 push EBP、设置 EBP 和 ESP 相等并减少 ESP 以预留栈空间。它有两个操作数：numbytes, nestinglevel。numbytes 是你希望预留的字节数，nestinglevel 决定了从前一帧复制到新栈帧中的栈帧指针数量。

Note

nestinglevel 中的 nesting 指的是嵌套函数。在嵌套函数中，函数作用域是既包含又独立的。如果不将外层函数的帧复制到内层函数，那么万一内层函数需要外层函数的变量，就没处找了！

在这里，我们将 nestinglevel 固定为 0，只修改 numbytes。

LEAVE 没有操作数，它将 ESP 设置为和 EBP 相等并弹出 EBP 以恢复栈。

而 MASM 提供了一个 ENTER 的上位替代指令：LOCAL。它更接近我们使用的参数表：

1
LOCAL temp:DWORD, SwapFlag:BYTE ; Two locals var: temp and SwapFlag
2
LOCAL pArray:PTR WORD ; A pointer to a 16 bits integer
3
LOCAL TempArray[10]:DWORD ; An array of 10 DWORD

AP. CTF 中常见汇编知识#

Tip

Source: Quick Start：汇编语言 - Hello CTF 和 [调试逆向] 逆向基础笔记六汇编跳转和比较指令 - 52pojie

了解了一些基本的汇编指令后，下面我们来看看 CTF 中常见的一些指令：

loop 循环指令：

1
mov rax,0
2
mov rcx,236
3
s:
4
add rax,123
5
loop s
6
leave
7
ret

上面的指令执行的是对 123 累加 236 次，从以上代码中我们可以看到，rcx 寄存器保存的是循环次数，loop 指令每执行一次，rcx 的数值就会减少 1，当其数值减少到 0 时，loop 指令就会停止，继续执行下面的指令。

无条件跳转指令：

1
lable:
2
mov edx,0
3

4
jmp lable

无条件跳转指令为 jmp，其意思从字面上就可以看出来，只要是执行到 jmp 这里，无论什么情况，都会直接跳转到 lable 的代码块中继续往下执行指令。

条件跳转：

1
lable:
2
mov ebx,1
3

4
cmp ebx,0
5
je lable

以上代码将 ebx 的值与 0 对比，如果相等，则会跳转到 lable 处，条件跳转指令 je 代表相等则跳转，还有其他与之条件不一样的条件跳转指令，一般条件跳转指令是与 cmp、test 指令混在一起用的。以上代码也可以用 test 来写：

1
lable:
2
mov ebx,1
3

4
test ebx,0
5
jnz lable

test 是逻辑与指令，以上代表的即为 ebx&0，jnz 代表标志位为 0 就跳转，其实现效果与 cmp 相同。

下面是一些常见的条件跳转指令：

指令	英文全称	含义	判断标志位
`JE`, `JZ`	jump equal，jump zero	结果为零则跳转(相等时跳转)	ZF=1
`JNE`, `JNZ`	jump not equal，jump not zero	结果不为零则跳转(不相等时跳转)	ZF=0
`JS`	jump sign	结果为负则跳转	SF=1
`JNS`	jump not sign	结果为非负则跳转	SF=0
`JP`, `JPE`	jump parity，jump parity even	结果中1的个数为偶数则跳转	PF=1
`JNP`, `JPO`	jump not parity，jump parity odd	结果中1的个数为偶数则跳转	PF=0
`JO`	jump overflow	结果溢出了则跳转	OF=1
`JNO`	jump not overflow	结果没有溢出则跳转	OF=0
`JB`, `JNAE`	jump below，jump not above equal	小于则跳转 (无符号数)	CF=1
`JNB`, `JAE`	jump not below，jump above equal	大于等于则跳转 (无符号数)	CF=0
`JBE`, `JNA`	jump below equal，jump not above	小于等于则跳转 (无符号数)	CF=1 or ZF=1
`JNBE`, `JA`	jump not below equal，jump above	大于则跳转(无符号数)	CF=0 and ZF=0
`JL`, `JNGE`	jump less，jump not greater equal	小于则跳转 (有符号数)	SF≠ OF
`JNL`, `JGE`	jump not less，jump greater equal	大于等于则跳转 (有符号数)	SF=OF
`JLE`, `JNG`	jump less equal，jump not greater	小于等于则跳转 (有符号数)	ZF=1 or SF≠ OF
`JNLE`, `JG`	jump not less equal，jump greater	大于则跳转(有符号数)	ZF=0 and SF=OF

下面是一些常见的位运算指令：

AND：与运算，AND AX,BX 将 AX 与 BX 进行逻辑与运算，并将结果保存到 AX 寄存器中
OR：或运算，OR AX,BX 将 AX 与 BX 进行逻辑或运算，并将结果保存到 AX 寄存器中
XOR：异或运算，XOR AX,BX 将 AX 与 BX 进行异或运算，并将结果保存到 AX 寄存器中
NOT：取反操作，NOT CX 将 CX 进行取反，并将结果保存到 CX 寄存器中
TEST：逻辑与运算，TEST AX,BX 将 AX 与 BX 进行与运算，并设置标志位，结果不保存

函数传参：

在汇编中，我们有时候需要知道参数被保存在那个寄存器里，这里我列举一般情况：

通常函数的返回值保存在 ax 寄存器里，比如 eax，rax 等；函数的参数一般按顺序保存在 cx、dx、si 中，在 64 位汇编中，一般按 rcx, rdx, r8, r9, r10, r11, … 的顺序保存参数。

有时候根据函数调用约定以及编译器和平台的不同，这个储存规律也会发生改变，我们需要根据当时情况动态调整。

lea 地址加载：

其使用格式为 lea rdx,[my_var]，将 my_var 的地址而不是内容赋值给 rdx 寄存器。

xchg 数值交换指令：

其使用格式为 xchg ax,bx 将 ax 和 bx 的数值交换。

CCB 2026 Half-Final Guangzhou

Mon, 23 Mar 2026 20:25:51 GMT

杂记部分#

在广外的大学城校区比赛！体育场比 FZU 大太多了，而且貌似别的学校也有类似的规模的体育场所？！太羡慕了

被 Web 学长和 Pwn 队友带飞的一集，我这个 Re 手还是太 fw 了 QAQ

最终没有 AK 零食……

不过居然是一等奖！好欸！^-^

视频也可以含恶意代码吗

Thu, 19 Mar 2026 19:13:43 GMT

Note

本题为“中国高校智能机器人创意大赛产教融合赛道-软件系统安全赛”的 re1，可惜的是我在比赛期间没有解出。只能说恐怕离了 AI 我就啥也不是了哎 😔

1. 题目背景#

本题的参考项目应该是这个：Malicious-PixelCode。GitHub 提交记录显示是 25 年 11 月上传的，算是一个 Real World 题目了。

首先，计算机中的视频本质上仍是一串字节序列，只要是字节序列就会有程序可以读取。

你可以观看不依赖三方库和框架，直接操纵像素在 CPU 上跑 Shader | Tsoding，看看纯代码是如何生成简单图像和视频的。

像素代码 (Pixel Code) 是以可视化像素的形式表示二进制数据的技术。每个像素通过将可执行字节转换为结构化的彩色矩阵来编码原始文件的一小部分，数据可以存储、传输或嵌入图像或视频中而不暴露原始形式。

该技术常被用于研究数据混淆、隐蔽存储和非常规编码通道。通过将恶意软件转化为基于像素的表示形式，攻击者可能试图将其负载伪装成无害的多媒体内容。这些编码文件随后可以上传到合法平台，绕过传统的安全过滤器，向外界传达一种可信赖的假象。攻击者控制的加载器或解码器随后可以检索视频并重建原始恶意文件。

整体流程是这样的：

Pixel Code Workflow

编写攻击负载并构建为可执行文件
生成的可执行文件会通过专门设计用于将二进制数据转换为像素代码的基于 Python 的工具进行处理。该工具将可执行文件转换为可视化的 MP4 视频，二进制字节以像素值的形式嵌入帧中。
生成 Pixel Code MP4 文件后，会作为标准视频上传到视频平台。
编写 Python Stager 脚本以从视频中重建代码
将 Stager 脚本转换为编码序列（这里是先转成 EXE 再 Base64 一次），嵌入加载器代码
构建加载器

当目标机器下载并运行加载器后，加载器会自动从视频网站下载视频。然后加载器重建 Stager 脚本，Stager 脚本再从视频里重建攻击负载，最后攻击负载执行，实现攻击目的。

2. 题目分析#

本题给了两个文件：ELF 格式的 Loader 和 video.mp4。打开 video.mp4 的话会看到一系列条码在“滚动”。

加载 Loader 会发现附带调试信息，因此总体是比较清晰的：

1
int __fastcall main(int argc, const char **argv, const char **envp)
2
{
3
  __int64 v3; // rax
4
  __int64 v4; // rax
5
  __int64 v5; // rax
6
  int v6; // ebx
7
  __int64 v7; // rax
8
  const char *file; // rax
9
  _BYTE v10[9]; // [rsp+7h] [rbp-99h] BYREF
10
  _BYTE *v11; // [rsp+10h] [rbp-90h]
11
  _BYTE *v12; // [rsp+18h] [rbp-88h]
12
  __int64 videoFile[4]; // [rsp+20h] [rbp-80h] BYREF
13
  __int64 src[4]; // [rsp+40h] [rbp-60h] BYREF
14
  __int64 File[7]; // [rsp+60h] [rbp-40h] BYREF
15

16
  File[5] = __readfsqword(0x28u);
17
  *(_QWORD *)&v10[1] = v10;
18
  std::string::basic_string(videoFile, "video.mp4", v10);
19
  std::__new_allocator<char>::~__new_allocator(v10);
20
  if ( file_exists(videoFile) )
21
  {
22
    v11 = v10;
23
    std::string::basic_string(
24
      File,
25
      stager_pyc_base64,                        // "delete"
26
      v10);                                     // "delete"
27
    base64_decode(src, File);
28
    std::string::~string();
29
    std::__new_allocator<char>::~__new_allocator(v10);
30
    v12 = v10;
31
    std::string::basic_string(File, "stager.pyc", v10);
32
    std::__new_allocator<char>::~__new_allocator(v10);
33
    if ( (unsigned __int8)write_string_to_file((__int64)File, src) == 1 )
34
    {
35
      file = (const char *)std::string::c_str(File);
36
      chmod(file, 493u);
37
      run_python_script(File);
38
      v6 = 0;
39
    }
40
    else
41
    {
42
      v7 = std::operator<<<std::char_traits<char>>(&std::cerr, "创建 stager.pyc 失败");
43
      std::ostream::operator<<(v7, &std::endl<char,std::char_traits<char>>);
44
      v6 = 1;
45
    }
46
    std::string::~string();
47
    std::string::~string();
48
  }
49
  else
50
  {
51
    v3 = std::operator<<<std::char_traits<char>>(&std::cerr, "错误：未找到视频文件 ");
52
    v4 = std::operator<<<char>(v3, videoFile);
53
    std::ostream::operator<<(v4, &std::endl<char,std::char_traits<char>>);
54
    v5 = std::operator<<<std::char_traits<char>>(&std::cerr, "请确保 video.mp4 位于当前目录");
55
    std::ostream::operator<<(v5, &std::endl<char,std::char_traits<char>>);
56
    v6 = 1;
57
  }
58
  std::string::~string();
59
  return v6;
60
}

展开收起

Loader 的逻辑是：

是

否

成功

失败

检查 video.mp4 是否存在

加载并解码脚本字节序列

抛出错误

将解码结果写入 stager.pyc

加权限，执行脚本

抛出错误

是

否

成功

失败

检查 video.mp4 是否存在

加载并解码脚本字节序列

抛出错误

将解码结果写入 stager.pyc

加权限，执行脚本

抛出错误

这里出题者将 Stager.pyc 的字节序列删除了，只留下 "delete"，但是查看 .data 段会发现攻击用的负载编码器的编码序列没有删除。将其 dump 下来并保存为 .pyc 文件，反编译得到：

1
from PIL import Image
2
import math
3
import os
4
import sys
5
import numpy as np
6
import imageio
7
from tqdm import tqdm
8

9
def file_to_video(input_file, width, height, pixel_size, fps, output_file = (640, 480, 8, 10, 'video.mp4')):
10
    if not os.path.isfile(input_file):
11
        return None
12
    file_size = None.path.getsize(input_file)
13
    binary_string = ''
14
    with None:
15
        f = open(input_file, 'rb')
16
        for chunk in None(None((lambda : f.read(1024)), b''), math.ceil(file_size / 1024), 'KB', '读取文件', **('iterable', 'total', 'unit', 'desc')):
17
            binary_string += ''.join((lambda .0: pass)(chunk))
18
    xor_key = '10101010'
19
    xor_binary_string = ''
20
    for i in range(0, len(binary_string), 8):
21
        chunk = binary_string[i:i + 8]
22
        if len(chunk) == 8:
23
            chunk_int = int(chunk, 2)
24
            key_int = int(xor_key, 2)
25
            xor_result = chunk_int ^ key_int
26
            xor_binary_string += f'''{xor_result:08b}'''
27
            continue
28
        xor_binary_string += chunk
29

30
    binary_string = xor_binary_string
31
    pixels_per_image = (width // pixel_size) * (height // pixel_size)
32
    num_images = math.ceil(len(binary_string) / pixels_per_image)
33
    frames = []
34
    for i in tqdm(range(num_images), '生成视频帧', **('desc',)):
35
        start = i * pixels_per_image
36
        bits = binary_string[start:start + pixels_per_image]
37
        if len(bits) < pixels_per_image:
38
            bits = bits + '0' * (pixels_per_image - len(bits))
39
        img = Image.new('RGB', (width, height), 'white', **('color',))
40
        for r in range(height // pixel_size):
41
            row_start = r * (width // pixel_size)
42
            row_end = (r + 1) * (width // pixel_size)
43
            row = bits[row_start:row_end]
44
            for c, bit in enumerate(row):
45
                color = (0, 0, 0) if bit == '1' else (255, 255, 255)
46
                x1 = c * pixel_size
47
                y1 = r * pixel_size
48
                img.paste(color, (x1, y1, x1 + pixel_size, y1 + pixel_size))
49

50

51
        frames.append(np.array(img))
52

53
    with imageio.get_writer(output_file, fps, 'libx264', **('fps', 'codec')) as writer:
54
        for frame in tqdm(frames, '写入视频帧', **('desc',)):
55
            writer.append_data(frame)
56

57
if __name__ == '__main__':
58
    input_path = 'payload'
59
    if os.path.exists(input_path):
60
        file_to_video(input_path)
61
    else:
62
        sys.exit(1)

展开收起

对照原始项目脚本，将原始项目脚本修改为：

1
from PIL import Image
2
import math, os
3
import numpy as np
4
from moviepy import ImageSequenceClip
5
from tqdm import tqdm
6

7
# tqdm 是进度条的库
8

9
def file_to_video(input_file, width=640, height=480, pixel_size=8, fps=10):
10
    if not os.path.isfile(input_file):
11
        print(f"Error: File '{input_file}' does not exist.")
12
        return
13

14
    file_size = os.path.getsize(input_file)
15
    binary_string = ""
16
    with open(input_file, "rb") as f:
17
        for chunk in tqdm(iterable=iter(lambda: f.read(1024), b""),
18
                         total=math.ceil(file_size/1024), unit="KB"):
19
            binary_string += "".join(f"{byte:08b}" for byte in chunk)
20

21
    xor_key = '10101010'
22
    xor_binary_string = ''
23
    for i in range(0, len(binary_string), 8):
24
        chunk = binary_string[i:i + 8]
25
        if len(chunk) == 8:
26
            chunk_int = int(chunk, 2)
27
            key_int = int(xor_key, 2)
28
            xor_result = chunk_int ^ key_int
29
            xor_binary_string += f'''{xor_result:08b}'''
30
            continue
31
        xor_binary_string += chunk
32
    binary_string = xor_binary_string
33

34
    pixels_per_image = (width // pixel_size) * (height // pixel_size)
35
    num_images = math.ceil(len(binary_string) / pixels_per_image)
36
    frames = []
37

38
    for i in tqdm(range(num_images), desc="Generating frames"):
39
        start = i * pixels_per_image
40
        bits = binary_string[start:start + pixels_per_image]
41
        img = Image.new('RGB', (width, height), color='white')
42

43
        if len(bits) < pixels_per_image:
44
            bits = bits + '0' * (pixels_per_image - len(bits))
45

46
        for r in range(height // pixel_size):
47
            row = bits[r * (width // pixel_size):(r + 1) * (width // pixel_size)]
48
            for c, bit in enumerate(row):
49
                color = (0, 0, 0) if bit == '1' else (255, 255, 255)
50
                x1, y1 = c * pixel_size, r * pixel_size
51
                img.paste(color, (x1, y1, x1 + pixel_size, y1 + pixel_size))
52

53
        frames.append(np.array(img))
54
        # print(frames)
55

56
    clip = ImageSequenceClip(frames, fps=fps)
57
    clip.write_videofile('video.mp4', fps=fps, codec='libx264')
58
    print("Video generated successfully: video.mp4")
59

60

61

62
if __name__ == "__main__":
63
    print("Convert file → video")
64
    path = input("Enter file path: ")
65
    file_to_video(path)

展开收起

脚本主要分成两部分：将程序转化成二进制流并作按位异或处理；将二进制流以 8bits 为一个单位，设定位置和颜色，最终生成一个 640 × 480 @ 10FPS 的 mp4 视频文件。

Info

我怎么发现这个 GitHub 项目的呢？我在解码 pyc 文件后，发现解码结果中间有一些合法的文件名，比如 Payload_To_PixelCode_video.py，于是我就拿到 Bing 上搜，一下就搜到了这个项目（

现在正向转换我们知道是怎么回事了，但逆过来呢？

背景项目提供了一个解码器：

1
import imageio
2
import numpy as np
3
import os
4

5
def frames_to_bits_auto(frames):
6
    bits_list = []
7
    for frame in frames:
8
        gray = np.mean(frame, axis=2)
9
        h, w = gray.shape
10
        pixel_size_h = max(1, h // 256)
11
        pixel_size_w = max(1, w // 256)
12
        pixel_size = min(pixel_size_h, pixel_size_w)
13
        h_blocks = h // pixel_size
14
        w_blocks = w // pixel_size
15
        cropped = gray[:h_blocks * pixel_size, :w_blocks * pixel_size]
16
        reshaped = cropped.reshape(h_blocks, pixel_size, w_blocks, pixel_size)
17
        block_means = reshaped.mean(axis=(1, 3))
18
        block_bits = (block_means < 128).astype(np.uint8)
19
        bits_list.append(block_bits.ravel())
20
    if not bits_list:
21
        return np.array([], dtype=np.uint8)
22
    return np.concatenate(bits_list)
23

24
def bits_to_file(bits, output_file):
25
    remainder = bits.size % 8
26
    if remainder:
27
        bits = bits[: bits.size - remainder]
28
    if bits.size == 0:
29
        return False
30
    packed = np.packbits(bits, bitorder='big')
31
    try:
32
        with open(output_file, 'wb') as f:
33
            f.write(packed.tobytes())
34
        return True
35
    except:
36
        return False
37

38
def video_to_exe(video_path, output_name="Final_Result"):
39
    if not os.path.exists(video_path):
40
        return False
41
    try:
42
        reader = imageio.get_reader(video_path, 'ffmpeg')
43
    except:
44
        return False
45

46
    frames = []
47
    try:
48
        for frame in reader:
49
            frames.append(frame)
50
    except:
51
        reader.close()
52
        return False
53
    reader.close()
54

55
    bits = frames_to_bits_auto(frames)
56
    return bits_to_file(bits, output_name)
57

58
if __name__ == "__main__":
59
    video_file = "Pixel_Code_Video.mp4"
60
    out_exe = "Final_Result"
61
    success = video_to_exe(video_file, out_exe)
62
    if success and os.path.exists(out_exe):
63
        try:
64
            print("Reconstruction Success.\n")
65
            # os.startfile(out_exe)
66
        except:
67
            print("Reconstruction Failed.\n")

展开收起

对比原项目提供的编码器，我们发现题目中编码器只修改了两点：一是程序字节转二进制流时的按位异或，二是二进制流数据不够时补 0。第二点在逆向时不需要关注，因此我们只需要确定这个异或操作应该出现在解码器的哪个位置。

从编码器来看，异或操作位于程序字节转成二进制流之后，那么编码器生成二进制流之后需要经过一次异或才是原始程序字节。逆异或操作位于 numpy 打包完成二进制流之后：

1
# ...
2

3
def undo_xor(data):
4
    return bytes([b ^ 0xAA for b in data]) # 0xAAh = 10101010b
5

6
def bits_to_file(bits, output_file):
7
    remainder = bits.size % 8
8
    if remainder:
9
        bits = bits[: bits.size - remainder]
10
    if bits.size == 0:
11
        return False
12
    packed = np.packbits(bits, bitorder='big')
13
    decoded = undo_xor(packed.tobytes())
14
    try:
15
        with open(output_file, 'wb') as f:
16
            f.write(decoded)
17
        return True
18
    except:
19
        return False
20

21
# ...

展开收起

执行修改后的脚本，得到 Final_Result。使用 IDA 反编译，查看 .rodata 段，得到“提示：每个 MD5 哈希对应一个 ASCII 字符，按顺序组合这些字符即可得到 flag。”以及 20 个 MD5 值。解密这些 MD5 值，得到 flag：

dart{2b1f8-3045e76c}

x86 汇编语言详解-1

Sun, 15 Mar 2026 22:56:24 GMT

Background

正如 WikiBooks 里面写的“用汇编语言开发程序可能是一个非常耗时的过程”，汇编语言的编写难度比较大，因此我们更多是为了学会阅读它。MC笑传之常常崩！神秘崩溃牵扯出了计算机底层原理呈现了从汇编层面找到导致 JVM 出现 SIGNSEGV 的原因的过程。

本文主要参考 Assembly Language for X86 Processors 7th Edition，采用了《32位汇编语言程序设计第3版》的一些说明。 Microsoft 于 1992 年出版的 Programmer’s Guide 的有些表述我认为是比课本要清晰的，但它正处于 16 位向 32 位过渡的阶段，导致有些描述需要兼顾 16 位的系统，但对于 32 位系统是不必要的。这份老资料的一些叙述是比课本更好的，但仍然建议先通过课本掌握基础。

请注意我们仅在 32 位下讨论这些信息，因为在 16 位或 64 位汇编中有些东西是不一样的

课程提示

如果你是 FZU 的学生，那么上机期末考时请务必携带自己的电脑！

上机期末考的程序规模要比日常实验大，再加上老师的其他要求（如流程图），因此需要合理规划时间！

0. 汇编语言概述#

0.1 虚拟机理论#

计算机可以执行原生的机器语言，机器语言的每条指令都简单到可以用较简单的电路实现，我们称为语言 L0。但程序员不可能使用机器语言编程——想想你的数电——于是需要设计一种更简单的语言 L1。反过来，计算机无法直接执行 L1 语言。为了让计算机执行 L1 程序，就有了两种方法：编译和解释。

任何层编写的程序都可以被下一层编译或解释。所以你知道第一个 C 编译器是怎么来的吧。

抽象地看，每一层语言都可以对应地属于一层虚拟机 (Virtual Machine)。此处定义虚拟机是一个硬件或软件构成，用于模拟其他物理机器或虚拟机的功能。虚拟机可以直接执行当前层语言程序（物理构成），或者将当前层语言程序编译/解释到下一层虚拟机执行（软件构成）。每层虚拟机之间不能有太大差异，否则编译/解释的成本就高了。如果这一层虚拟机的编码复杂度还是过高，可以再构建一层虚拟机，形成更友好的语言，直到某一层虚拟机的编码复杂度可接受为止。

（此处瞎写的）脉冲序列 -> 11100110 -> E6 -> open -> 激活，从脉冲序列到自然语言，编码的复杂程度在下降。

现代计算机就是由一层层虚拟机构成的。分为四层：数字逻辑硬件 (Level 1)、指令集架构 (ISA, Level 2)、汇编语言 (Level 3)、高级语言 (Level 4)。我们所说的机器语言处于第二层。

输入输出系统也有类似于虚拟机的分层设计：硬件 (Level 0)、BIOS (Basic Input-Output System, Level 1)、操作系统函数 (Level 2) 和应用库函数 (Level 3)。

0.2 汇编程序构建流程#

Level 3 的汇编程序无法由 Level 1 的物理机器直接执行，因此我们需要将汇编向 Level 2 的机器语言转化，之后交由 CPU 向 Level 1 转化。

将汇编语句转化为机器语言的程序称为汇编器 (assembler)。输入汇编器的文件称为源文件 (source file)。汇编器将生成两个文件：目标文件 (object file) 和列表文件 (listing file)。目标文件保存了转化得到的机器指令和对应的汇编代码，列表文件提供的信息会更加详细，一般用于辅助分析调试。

生成的目标文件还需要经过链接器 (linker) 的处理才能生成可执行文件，这是因为较大规模程序往往会分割为多个模块，而每个模块的源文件都会生成对应的目标文件，所以需要将它们链接起来。

汇编

链接

系统装载

源文件

汇编器

目标文件

列表文件

链接器

链接库

可执行文件

输出

汇编

链接

系统装载

源文件

汇编器

目标文件

列表文件

链接器

链接库

可执行文件

输出

编译与构建

我们初学 C/C++ 时，会使用“编译”来描述将源代码转换成可执行文件的过程，这是不准确的。编译实际只负责整个过程中的语法检查和汇编代码生成，而目标文件到可执行文件还需要经过链接，故应该称为构建 (build)，实际上开发工具确实也叫成“构建”

0.3 x86 汇编概述#

x86 架构以 1978 年的 Intel 8086 处理器为开端，覆盖 Intel 从 16 位到 64 位的处理器。由于汇编语言非常依赖硬件，因此当前将 x86 汇编语言分为 IA-32 (x86-32) 和 x86-64 两种¹，而 16 位版本已经不常见了。

2. 从 C 语言认知汇编#

Warning

本节假设读者已经有 C 语言基础

你说读不懂汇编？没关系，我们就没想在这里就教会你汇编。第 2、3 节主要是将你从 C/C++ 引向纯汇编。随着深入学习，你就可以语义化地理解这些程序。

前文说过，源文件经由汇编器得到目标文件，里面就存放着我们想看到的汇编代码。

如果你的网络条件较好，那么有一个很好的在线编译器平台 Compiler Explorer。该平台提供了丰富的编译器选择，有助于学习和比较编译器对源码的编译方式。

如果你需要本地查看汇编，就要让构建工具生成目标文件。对于 GCC，输入：

Terminal window

1
gcc –c example.c # -c 表示仅编译不链接

在当前目录下生成 example.o。此时的 example.o 不能直接查看，需要使用 objdump：

Terminal window

1
objdump -h example.o # 查看文件段信息
2
objdump -s -d example.o # 输出段内容和汇编代码
3
objdump -s -d example.o > example.s # 将上面一条命令返回的结果保存到 example.s 中，可供直接查看

对于一个简单的 Hello World：

1
#include <stdio.h>
2

3
int main()
4
{
5
    printf("Hello World\n");
6
    return 0;
7
}

Compiler Explorer 在 x86_64 GCC 15.2 下的输出：

1
.LC0:
2
        .string "Hello World"
3
main:
4
        push    rbp
5
        mov     rbp, rsp
6
        mov     edi, OFFSET FLAT:.LC0
7
        call    puts
8
        mov     eax, 0
9
        pop     rbp
10
        ret

通过 objdump 输出的汇编：

1
hello.o：     文件格式 elf64-x86-64
2

3
Contents of section .text:
4
 0000 554889e5 bf000000 00e80000 0000b800  UH..............
5
 0010 0000005d c3                          ...].
6
Contents of section .rodata:
7
 0000 48656c6c 6f20576f 726c6400           Hello World.
8
Contents of section .comment:
9
 0000 00474343 3a202847 4e552920 31352e32  .GCC: (GNU) 15.2
10
 0010 2e312032 30323530 38303820 28526564  .1 20250808 (Red
11
 0020 20486174 2031352e 322e312d 312900     Hat 15.2.1-1).
12
Contents of section .note.gnu.property:
13
 0000 04000000 20000000 05000000 474e5500  .... .......GNU.
14
 0010 020001c0 04000000 01000000 00000000  ................
15
 0020 010001c0 04000000 01000000 00000000  ................
16
Contents of section .eh_frame:
17
 0000 14000000 00000000 017a5200 01781001  .........zR..x..
18
 0010 1b0c0708 90010000 1c000000 1c000000  ................
19
 0020 00000000 15000000 00410e10 8602430d  .........A....C.
20
 0030 06500c07 08000000                    .P......
21

22
Disassembly of section .text:
23

24
0000000000000000 <main>:
25
   0:  55                     push   %rbp
26
   1:  48 89 e5               mov    %rsp,%rbp
27
   4:  bf 00 00 00 00         mov    $0x0,%edi
28
   9:  e8 00 00 00 00         call   e <main+0xe>
29
   e:  b8 00 00 00 00         mov    $0x0,%eax
30
  13:  5d                     pop    %rbp
31
  14:  c3                     ret

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Note

objdump 输出的汇编中，由于没有经过链接过程，一些地址和函数加载是以占位符形式出现的，比如 $0x0 和 call e（下一行指令）

Compiler Explorer 输出的是 Intel 语法，而 objdump 默认输出 AT&T 语法。

课程使用 Intel 语法。使用 -M 选项可以控制 objdump 的输出格式：

Terminal window

1
objdump -s -d -M intel hello.o > hello.s # 以 intel 语法显示汇编指令

从 C 到汇编是另一个比较大的话题，涉及到编译原理。不过你也可以做一位肉编器 ;) 一些汇编课程也确实这么做了，给定 C 代码，要求用汇编重实现。

3. 汇编语言本地开发环境搭建#

如果不追求完全的汇编环境的话，可以直接使用 C/C++ 的内联汇编。

Assembly Environment Setup 记载了这位作者的开发环境搭建方案。

3.1 使用 Visual Studio 的 MASM#

从 6.15 版本开始，MASM 被整合入微软的 C/C++ SDK 中。换句话说，现在的 Visual Studio 已经集成 MASM。使用 Visual Studio 的参考 Visual Studio 2022配置汇编语言环境，使用此程序看看是否能跑成功：

1
.586
2
.model flat, stdcall
3
option casemap:none
4

5
.data
6

7
.code
8
  main proc
9

10
    ret
11

12
main endp
13

14
end

在 VS 上的调试体验和你对 C/C++ 代码的调试体验差不多。

说实话，Assembly Language for x86 Processors 至少在十几年前就在使用这套环境并与时俱进，而我们在 2026 年还得用 2000 年的工具链呢！

3.2 使用独立版本的 MASM#

对于独立版本的 MASM，6.15 版本可于 yumyumyum/MASM 获取（这应该是旧版 Assembly Language for x86 Processors 的附件，所以有示例程序。这也是课程所用的附件，偷懒！）

记得把 make32.bat 里标着“The following lines can be customized for your system”的条目改成你的安装路径。

用 make32 尝试生成可执行文件，例如运行 make32 AddSub.asm

1
TITLE Add and Subtract              (AddSub.asm)
2

3
; This program adds and subtracts 32-bit integers.
4
; Last update: 2/1/02
5

6
INCLUDE Irvine32.inc
7

8
.code
9
main PROC
10

11
  mov eax,30000h    ; EAX = 10000h
12
  add eax,80000h    ; EAX = 50000h
13
  sub eax,20000h    ; EAX = 30000h
14
  call DumpRegs
15

16
  exit
17
main ENDP
18
END main

我查了一下才发现原来 Irvine32.inc 就是 Assembly Language for x86 Processors 作者写的汇编语言库（

3.3 使用 SASM + NASM#

也有一个类似于 Dev-C++ 的轻量 IDE——SASM。它具有语法突出显示和调试器，且开箱即用，适合初学者学习汇编语言。

NASM 是基于 Linux 的跨平台汇编器。它的语法和 MASM 最相似，因此在此一并提及，但是不会深入使用。

SASM 附带一组汇编示例。例如，这是 NASM 汇编器的 Hello World：

1
section .data
2
    msg db 'Hello, world!', 0
3

4
section .text
5
extern io_print_string, io_newline
6
global main
7
main:
8
    mov ebp, esp ; for correct debugging
9
    mov eax, msg ; place pointer to hello world message to eax
10
    call io_print_string ; print hello world
11
    call io_newline ; print newline
12
    xor eax, eax ; set eax to 0
13
    ret ; return

在继续之前，我们需要重申：汇编语言非常依赖于特定软硬件平台。在参考其他教程时，请先查看它用了什么汇编器。

本文将采用 MASM，以和本校课程同步。

3.4 汇编程序的调试#

在 Windows 端，我们有一些强大的 GUI 调试器。除了使用 VS 的调试功能，对于使用独立版本 MASM 的同学，我们还有 Ollydbg 和 x64dbg 可以选择。

Ollydbg 和我们使用的 MASM 版本是同一时期的，社区资源非常丰富，积攒了许多优秀的脚本和插件。但 2014 年 Ollydbg 停更，停留在了 32 位时代。

之后 x64dbg 作为继任者崭露头角。它和 Ollydbg 的最大不同就是 x64dbg 开源，同时支持 x86 和 x86_64。x64dbg 的界面更加现代，但社区支持相比 Ollydbg 略显不足，这是资历带来的限制。

作者更喜欢 x64dbg，不过课程使用的是 Ollydbg。好在对于正向调试而言，两者都可堪此任。

使用这些调试器调试程序时，调试器高亮的指令表示调试器将要执行此指令。

Ollydbg 会直接运行到我们的代码。而 x86dbg 默认自动在系统 DLL 的入口处设置断点，为了尽快达到 OEP（程序入口点），可以使用它的“运行到用户代码”。

接下来是两个重要的调试方式：步进 (Step into) 和步过 (Step over)。两者的区别在于 CALL 的时候是否进入所调用的函数。

如果误入了本来不想步近的函数，可以使用“运行到返回”，调试器将运行到最近的可达 ret。

调试过程中，调试器会实时展示程序控制流、寄存器、内存变化情况。

4. x86 汇编的硬件基础#

由于汇编语言允许更直接地与机器交流，因此我们需要非常熟悉计算机硬件。

4.1 基本微计算机架构#

一个基本的计算机应包含：

CPU：算数与逻辑单元，包含：
- 控制器 (CU)，协调指令执行
- 运算器 (ALU)，执行算数和逻辑运算
存储器：存放程序和数据。从快到慢分级为寄存器、缓存、内存、硬盘
外部设备：输入和输出设备
总线 (bus)：实现各部件间的数据交换。

冯-诺伊曼架构

4.2 加载-存储架构#

现代 CPU 的运行速度非常快，因此它希望存储设备的速度也可以跟上。在分级存储架构下，寄存器是最快的存储器。因此，硬件设计者是希望数据尽可能地由寄存器处理的。

加载-存储 (Load-Store) 架构是现代 CPU 设计中最核心、最基础的概念之一。在这种架构中，CPU 只能通过两种特定的指令来访问主内存：

加载指令：将数据从内存复制到 CPU 内部的寄存器中。
存储指令：将数据从 CPU 内部的寄存器复制到内存中。

最关键的限制是，所有算术运算（如 ADD、SUB、MUL）和逻辑运算（如 AND、OR、XOR）指令的操作数必须且只能来自寄存器，运算结果也只能写回寄存器。不能直接对内存中的数据进行运算。

加载-存储架构主要用于 ARM、MIPS、RISC-V 等 RISC 架构中，速度快、指令简单、容易优化。

在 x86 等 CISC 架构中，存在一些指令可以直接操作内存，这被称为寄存器-内存 (Register–Memory) 架构。例如 ADD [0x1000], AX 可以直接将寄存器 AX 中的值加到内存地址 0x1000 处的数据上。但在硬件底层实际上是将这种复杂指令解码并分解成多个微操作，其中就包括加载、存储和运算等简单操作。所以，在硬件执行层面，现代 x86 CPU 也遵循着加载-存储架构的思想。

在寄存器-内存架构中，指令的一些操作数可能在内存中，而其他一些在寄存器中。而加载-存储架构的操作数都必须先在指令之前出现在寄存器中。

寄存器-内存架构不允许操作数全部在内存中。x86 的指令虽然确实有支持内存-内存的，但十分少见；而更激进的寄存器加内存 (Register plus Memory) 架构现在也更少见了。即使是那些在单条指令中实现内存-内存操作的较少见 CPU 也被迫将指令实现为多个内存周期——一个内存周期用于读取，第二个内存周期用于写入——效率上并不会比加载-存储架构更快

可以看看 StackOverflow 的讨论：Are there memory-memory instructions?

4.3 x86 处理器的执行环境#

这里只讲 x86 处理器两种主要的存储模型：平展内存模型 (Flat Memory Model) 和段式内存模型 (Segement Memory Model)

段式内存模型将存储器视为一组相互独立的地址空间集合，即内存段 (Segement)。程序的静态数据、代码和堆栈会分配到不同的段。对于 32 位处理器，每个段的最大寻址大小为 4GB (00000000H ~ FFFFFFFFH)。

平展内存模型将存储器视为一个连续的地址空间（即一个大段），程序的静态数据、代码和堆栈都包含在这个地址空间中，称为线性地址 (Linear Address)。

为了明确允许使用的指令和存储模型，x86 处理器提供三个操作模式：保护模式 (Protected Mode)、实地址模式 (Real-Address Mode) 和系统管理模式 (System Management Mode)。

早期处理器默认使用实地址模式。由于 CPU 寻址限制加上当时内存价格高昂，同一时间只能运行一个进程，一个进程占用 1MB 内存。程序可以直接访问物理地址，因此需要直接访问系统内存或硬件设备时，该模式会非常有用，但也容易导致软件甚至硬件问题。实地址模式可以切换到其他模式。现代机器一般在开机时先进入实模式，等待操作系统准备好了之后，再进入保护模式。

之后处理器默认使用保护模式。处理器为每个进程都分配了最多 4GB 的保留地址，实现了多任务处理。保护模式下，程序无法直接访问物理地址，而必须经过操作系统的处理，从而阻止程序非法访问其他进程的内存，因此得名“保护模式”。

在实模式中，段内存是连续分配的，段和段之间紧靠在一起；在保护模式中，段可以分散分配，程序员不知道、也没法控制段分配到哪个地址上。

保护模式实现了特权管理，设置了 0 ~ 3 共 4 个特权层 (Privilege Level)。系统核心程序、操作系统、其他系统软件和用户软件可以根据需要分别处于不同的特权层并受保护。

系统管理模式为操作系统提供实现诸如电源管理与系统安全等机制。

无论是哪种操作模式或存储模型，程序员都使用逻辑地址进行程序设计。逻辑地址由段基地址 (Base) + 偏移地址 (Offset) 组成，在 MASM 中表示为 Base:Offset。段基地址存储在段寄存器中（见 6.3）。由于段基地址不同，一个存储单元可以有多个逻辑地址，但物理地址是唯一确定的。

4.4 x86 处理器的内存管理#

这一节我真的查资料查疯了，我甚至都不敢明确这些资料所描述的“平展”、“分段/分页”概念是不是一样的 XwX 就这样吧，我什么时候有了新的清晰的认知再说

段基地址加上偏移地址就形成了线性地址，理论上这个线性地址就是物理地址。这是段式存储和实模式下的定义。段在物理内存中堆叠，就像 C 中的数组一样。段内内存连续，段间地址也连续。由于缺乏保护机制，一旦段基地址/偏移地址出现差错，就很容易访问到其他段上去。

分段分为固定段长和不固定段长。不论哪种，只要程序所占的内存不够整数倍段空间，就很可能出现内存的“空隙”。这部分内存的大小或许很多，但就是分配不了。这就是内存的碎片化。固定段长段内出现的碎片化称为内部碎片化 (Internal Fragmetation)，不固定段长段间出现的碎片化称为外部碎片化 (External Framentation)

随着程序规模的增大，一个物理段可能无法容纳所有属于此段的数据，因此需要更多的物理段，每个段都需要指定段基地址和偏移地址。而像文字处理软件，总有数据正好处于物理段的边界，增删就会涉及数据的段间移动，这是很耗时的。

Windows 等操作系统采用了分页 (Paging) 功能，使得程序可以使用比物理内存更大的线性内存空间，并且可以减少内存的碎片化。由于线性地址空间和物理地址分离，需要再将这个线性地址页转换 (Page Translation) 成真正的物理地址。

分页

程序的局部性原理 (Principle of Locality) 是指在程序执行期间，数据和指令往往会以某种模式集中在某些特定的区域进行访问，而不是均匀分布在整个存储空间中。局部性原理有两个主要方面：时间局部性和空间局部性。

时间局部性 (Temporal Locality) 指的是一个数据项在一段时间内可能被多次访问。
空间局部性 (Spatial Locality) 指的是一个数据项被访问后，与它相邻的数据项也很可能在不久的将来被访问。

基于这个原理，处理器初始只需要将一部分程序加载到内存，而其他部分可以留在硬盘上。程序使用的线性内存被分割成若干小区域，称为页 (Page)，大小必须为 2 的幂，一般在 4KB，对应到物理内存中有相同大小的页框 (Frame)。这些页使用页目录和页表维护，将页分配到页框。程序运行时，处理器会替换掉不活跃的页，将会被请求的页加载到内存中。

当程序试图访问线性地址空间内的一个地址时，处理器会将线性地址转换为物理地址，这个过程就是页转换。如果这个地址对应的页不在内存中，处理器会中断程序并产生一个页故障 (Page Fault)，之后将所请求的页从硬盘复制到内存，程序继续运行。

现在打开你的任务管理器，转到“内存”分项。其中的“已提交”就是你设备的总虚拟内存，可见它是大于物理内存的。

现在的操作系统更多是两者综合利用，即段页式内存管理：面向用户程序仍采用分段形式，而在处理内存数据时使用分页形式。

现代操作系统将所有段的基址和大小都设为相同的，这样所有段是重叠在一起的，便于索引。故平展内存模型是在段式存储模型的基础上发展而成的。

5. 数据存储于内存之中#

在此不再赘述数制和码制的内容——你应该去看看数电和 C 语言的那些文章

在 x86 计算机中，所有数据存储的基本单位都是字节 (byte)，其他单位还有字 (word)、双字 (doubleword) 和四字 (quadword)。一个字等于两个字节，即 16 bits。

数据宽度在汇编中是非常重要的。一些常用指令对所接收数据的宽度有要求，而不注意宽度有时会导致内存值被意外读取/更改

字节、字和字长

1 个字节对应两位十六进制数字（因为 4 bit 最多表示 16 种状态）

“在计算机中，一个字是特定处理器设计所使用的自然数据单元。字是处理器指令集或硬件作为一个单元处理的固定大小数据。处理器中的大多数寄存器通常是字大小的，并且在许多架构中，单次操作中可以传输到和从工作内存传输的最大数据量是一个字。然而，最大的可能地址大小，通常是硬件字（这里的“硬件字”指处理器的全尺寸自然字，而非其他定义）

……但市场压力在于在扩展处理器能力的同时，保持向后兼容性。因此，在新设计中的 CPU 字长，必须作为原始字长的替代尺寸以共存。……另一个例子是 x86 系列，该系列已发布三种不同字长的处理器（16 位，后来的 32 位和 64 位），而 WORD 仍然表示为 16 位……尽管 Windows API 可以在 32 位或 64 位的 x86 处理器上使用，但它仍然坚持将 WORD 在编程语言中定义为 16 位宽度，即使在 32 位或 64 位的 x86 处理器上，标准字长分别是 32 位或 64 位。包含这种不同大小字长的数据结构将它们称为：

WORD（16 位/ 2 字节）
DWORD（32 位/ 4 字节）
QWORD（64 位/ 8 字节）

英特尔的 x86 汇编语言也出现了类似的现象——由于指令集中支持表示各种大小，一些指令助记符带有 d 或 q 标识符，表示“双”和“四”，这是根据架构的原始 16 位字大小确定的。” ——Word (computer architecture) explained

“这不是设计。这是历史。”——Charles E. Leiserson from MIT 6.172

根据 IA-32 架构软件开发手册，x86 机器以“小端序”(little endian) 存储数据。这意味着，对于一串连续字节，在内存中是从地址较小的那个字节（最低有效字节，LSB）开始存储和读取的。

例如，在内存地址 0x100 处存储一个 32 位（双字）的数据 0x12345678。根据小端序规则，它在内存中的实际存放方式为：

地址 0x100 存放最低有效字节 0x78
地址 0x101 存放 0x56
地址 0x102 存放 0x34
地址 0x103 存放最高有效字节 0x12

读取时也从 0x100 开始读取，因此你查看内存时，会看到数据显示为 0x78563412，但实际应为 0x12345678

6. 寄存器#

寄存器 (register) 是 CPU 内部用来存储指令、数据和地址的存储器，在计算机的存储器体系中处于最高层次。寄存器的存储容量有限，但读写速度非常快。一般认为，访问寄存器中的数据不需要时间，是存储计算临时数据的绝佳位置。大多数寄存器都有特殊用途。

现代 CPU 有很多寄存器，我们主要了解这些种类：通用寄存器 (general purpose register)、指令指针寄存器 (instruction pointer)、段寄存器 (segement register) 和标志寄存器 (FLAGS)。前两种种寄存器长度为当前架构的字长，即 64 bits、32 bits 及 16 bits，而段寄存器和标志寄存器的长度固定为 16 bits。

我们建议，仅使用通用寄存器存储数据，因为其他类型的寄存器都是由处理器自动处理数值的。

6.1 通用寄存器#

现代 CPU 有 16 个通用寄存器，前 8 个是最常用的：

64 位	32 位	16 位	16 位中的高 8 位	16 位中的低 8 位	描述
RAX	EAX	AX	AH	AL	主寄存器/累加器 (Accumulator)
RBX	EBX	BX	BH	BL	基址寄存器 (Base address)
RCX	ECX	CX	CH	CL	计数寄存器 (Counter)
RDX	EDX	DX	DH	DL	数据寄存器 (Data)
RSI	ESI	SI	-	SIL	源索引寄存器 (Source Index)
RDI	EDI	DI	-	DIL	目标索引寄存器 (Destination Index)
RSP	ESP	SP	-	SPL	堆栈指针寄存器 (Stack Pointer)
RBP	EBP	BP	-	BPL	基址指针寄存器 (Base Pointer)
R8	R8D	R8W	-	R8B	通用
R9	R9D	R9W	-	R9B	通用
R10	R10D	R10W	-	R10B	通用
R11	R11D	R11W	-	R11B	通用
R12	R12D	R12W	-	R12B	通用
R13	R13D	R13W	-	R13B	通用
R14	R14D	R14W	-	R14B	通用
R15	R15D	R15W	-	R15B	通用

Note

AX、BX、CX、DX 虽然是 16 位寄存器，但也可以拆成两个 8 位寄存器使用，因为这四个通用寄存器本来就是两个独立的 8 位寄存器拼起来得到的。两个 8 位存储器中的 “H” 或 “L” 分别表示这个寄存器处于内存中的高位或低位。

6.2 指令指针寄存器#

IP 寄存器指向下一条将要执行的指令（内存位置），一旦处理器执行完一条指令，则自动增加这条指令的字节长度，以实现指令的顺序执行。IP 寄存器需要通过控制转移指令或者出现中断和异常后由处理器更改数值，而非直接赋值。

64-bit	32-bit	16-bit
RIP	EIP	IP

6.3 段寄存器#

名称	描述
CS	代码段 (Code Segement) 寄存器，指向包含当前程序的段地址。
DS	数据段 (Data Segement) 寄存器，通常指向包含变量定义的段地址。
SS	堆栈段 (Stack Segement) 寄存器，指向包含堆栈的段地址。
ES	附加段 (Extra Segement) 寄存器（用于字符串操作）
FS	通用段寄存器，同数据段
GS	通用段寄存器，同数据段

总结起来，段寄存器都有一个目的——指向可访问的内存块。段寄存器加上一个 32 位的偏移量就是逻辑地址。

对于一般的程序员，其实不需要关注段寄存器，因为用户程序不会去修改它们。但它们包含了对内存段的直接引用。

6.4 标志寄存器#

标志寄存器通常反映算术运算的结果以及有关当前时间对 CPU 作施加的限制的信息。用户程序不能直接修改标志寄存器，而应由 CPU 通过特殊指令修改或响应标志寄存器的值。

标志寄存器是按位起作用的，也就是说，它的每一位都有专门的含义，记录特定的信息。

CPU 标志寄存器的结构：

1
... 15  14  13  12  11  10  09  08  07  06  05  04  03  02  01  00
2

3
                    OF  DF  IF  TF  SF  ZF      AF      PF      CF

CF 标志进位、借位标志位 (Carry Flag)。在进行无符号数运算的时候，它记录了运算结果的最高有效位向更高位的进位值，或从更高位的借位值。
PF 标志奇偶标志位 (Parity Flag)。记录相关指令执行后，其结果的所有 bit 位中 1 的个数是否为偶数。如果为偶数，PF = 1；如果为奇数，那么 PF = 0。
AF 标志辅助进位标志位 (Auxiliary Carry Flag)。记录在四个最低有效位或低四位中是否产生了进位或借位。它主要用于二进制编码的十进制 (BCD) 算术。
ZF 标志零标志位 (Zero Flag)。记录相关指令执行后，其结果是否为 0。如果结果为 0，那么 ZF = 1；如果结果不为 0，那么 ZF = 0。
SF 标志符号标志位 (Sign Flag)。在进行有符号数运算的时候，它记录相关指令执行后，其结果是否为负。如果结果为负，SF = 1；如果非负，SF = 0。
TF 标志自陷标志位 (Trap Flag)。如果此标志可用，调试器可以使用它来逐步执行计算机程序。CPU 在执行完一条指令后，如果检测到标志寄存器的 TF 位为 1，则会产生一个 type-1 中断，然后再将 TF 置为 0，后进行 type-1 中断后继续执行。 8086 CPU 没有直接设置或重置自陷标志位的指令。这些操作可以通过将标志寄存器的内容压入堆栈，改变内存内容以设置或重置自陷标志，并将内存内容弹出堆栈以保存回标志寄存器来完成。用到的指令是 pushf 和 popf。
IF 标志中断标志位 (Interrupt Flag)。用于确定 CPU 是否将立即响应可屏蔽硬件中断。如果标志设置为 1 ，则中断被启用。如果清除（设置为 0 ），则中断被禁用。
DF 标志方向标志位 (Direction Flag)。此标志用于确定将数据从内存的一个位置复制到另一个位置的方向（正向或反向）。如果设置为 0（使用清除方向标志指令 CLD），则表示从最低地址到最高地址处理数据。这种指令模式称为自动递增模式。如果设置为 1（使用设置方向标志指令 STD），则表示从最高地址到最低地址处理数据。这称为自动递减模式。
OF 标志溢出标志位 (Overflow Flag)。对于有符号数运算，运算结果超出补码表示范围（8 位：-128~+127，16 位：-32768~+32767）就是溢出。若溢出，OF 置1，否则 OF 清 0。

这些标志是基本标志，其他标志等待后续学习~

ACTF 提供的 x86 汇编入门文件，包含文件内注释指导和课后作业 asm_tour_1

Footnotes#

你也许还听说有 AMD64、Intel 64 和 IA-64 。首先，AMD64 就是 x86-64，Intel 64 是对 AMD64 的兼容，也可以视作属于 x86-64；其次，IA-64 是 Intel 推出的仅 64 位指令集，但没有流行开来。 ↩

Hello,2026

Wed, 31 Dec 2025 22:31:49 GMT

封面来源：新华社你好，2026

和ROIS队友们联机Minecraft

Hi，这里是 Watermelonabc

不知不觉间，又来到 2026 年，我已经迎来人生的第 2 个 10 周年。再过三周，我的博客也将迎来建站的 1 周年（以 Git 提交时间计）

老实说，我现在的感受有点……暗淡？因为我实在没有什么认为值得说道的，也许是终于加入了 ROIS 团队，认识了一群可亲可爱的队友和学长？在 ROIS，我也实现了人生中第一次出省旅行（9th XCTF Finals，浙江宁波，比赛主要是学长在打哈 X^X）

但除了这些小浪花呢？每天仿佛是一样的过，上课、呆实验室、呆宿舍。上半年我还有闲情雅致出校游玩，但进入大二，工作日奉献给了教室，而周末则一头扎进实验室或者在宿舍赋闲，顶多去趟学生街，基本没出过校园范围。

讲真这样的生活确实有些单调，更可怕的是我已经没有能力为这无聊的生活增添些许色彩的平衡。

我追求完美，但这世界总有缺陷，因此经常会构建一种“完美”的自己，并陷入其中。我们常常将这种想象称为“白日梦”“中二病”。然而泡泡是脆弱的，现实并不会放任它膨胀，于是想象过后是落差的羞耻。有言道，“知耻而后勇”，但在我这里，很多时候往往是“知耻而后退”。于是，没有进一步的勇气，只好搁置那想象中的“理想自我”，最后腐烂。

这“完美”要命的点在于，人们总觉得干“正事”才会追求完美，但对于我而言，干“不那么正的事”同样要追求完美，故培养兴趣的时候，我总是“三分钟热度”，干柴烈火一番后认识到落差，便迅速冷却。换句话说，我好像没有一个认为值得拿出来谈论的所谓“兴趣爱好”。

由“完美”又引出“控制欲”，因为那想象中的“完美”自己是得心应手、掌控一切的。于是你会发现这会影响我生活的方方面面：我不希望别人中途打扰我的工作，也难以开口求助；我倾向于模拟经营类游戏，且会开 Trainer（单人情况下，联机还是要遵守服务器规则的）……一点点变量的引入都可能会导致自娱自乐的小框架的崩塌。（虽然这框架本就摇摇欲坠）

“你以后想干什么？”从家庭、学校到社会，我被持续地追问这个问题，然而，我竟不能给出一个令我自己信服的答案，每次都是敷衍了事。所以我到底是个什么东西呢？答案依然在风中飘 -^- 或许也是我无法设计出自己的兽设的原因吧，毕竟若如许多大大所说的“furry 是真实自我的展现”的话，那么当我自己被虚假的期望包裹时，又如何知晓那个“真实的自己”是个什么样子呢？

和一位Furry老师的合影，也是跨年夜唯一一张集邮🥲

多么可笑啊，明明自己为了和毛毛互动才搭地铁到宝龙，但真的见到 TA 们上毛的时候，却没有勇气上前拍照合影，只敢在一旁看着，但这倒显得我像个神必跟踪狂了。无论如何都无法完美啊。

总之，日子依然要一天天过下去……

2025福州大学算法与数据结构复习

Sun, 21 Dec 2025 21:02:31 GMT

LightSummary#

基础数据结构#

数组 (Array) 占据一块连续的内存，索引和遍历速度快 (O(1)O(1)O(1))，但其他操作就慢了（插入、删除的时间复杂度是 O(n)O(n)O(n)），大小也不能伸缩

动态数组 (Dynamic Array) 可以随着数据量的增加而扩展（但理论上不能缩小），C++ 的 vector<T> 实现了这个数据结构。但是插入和删除依然很慢。

Note

可以参照一般数组使用，因此在使用下标访问时，请确保 vector 已经分配内存。圆括号用于指定空间大小，如果需要追加数据，请使用 push_back() 方法。

链表 (linked List) 基于节点 (node) 组成，在内存中一般不连续，C++ 的 list<T> 实现了这个数据结构（双向链表）。链表可以在 O(1)O(1)O(1) 复杂度下实现插入和删除操作，但访问操作又退化到 O(n)O(n)O(n) 了，所以很多时候也挺慢 :(

1
struct Node
2
{
3
  int data;
4
  Node* pNext;
5
  Node* pPrev;
6
};

数组的下标只能是非负整数，而散列表 (Hash Table) 可以以任意标识访问元素，因为它是键值对 (key-value pair) 组成的。散列表的查询、插入和删除速度都很快 (理论上是 O(1)O(1)O(1))。C++ 的 unordered_map<T, P> 和 unordered_set<T> 实现了这个数据结构。两者的不同在于 map 有键值对，是标准的散列表；而 set 没有，更像数学中的“集合”概念（既然是集合，那么 set 中的元素都是不重复的）。

注意到“unordered”了吗？散列表是不能排序的

先考虑最简单的情况，仅用一个数组来实现哈希表。在哈希表中，我们将数组中的每个空位称为桶 (bucket)，每个桶可存储一个键值对。因此，查询操作就是找到 key 对应的桶，并在桶中获取 value。

如何基于 key 定位对应的桶呢？这是通过散列函数 (hash function) 实现的。换句话说，我们通过散列函数为每个 key 分配（唯一的）桶位。

1
size_t hash(int key)
2
{
3
  return key % n; // n 为桶的数量
4
}

散列函数本身也是有运行成本的！

使用上面的散列函数，我们很快遇到一个问题：有好几个 key 指向同一个桶位！我们称之为散列冲突 (Hash Collision)。

散列冲突的一个解决方法是链式地址 (separate chaining)。我们将冲突的键值对通过链表（有时也用 vector<T>）连接起来，输入 key 后先遍历桶，再遍历桶下的冲突链。

队列 (Queue) 和栈 (Stack) 都是关于 push（推入）和 pop（弹出）的数组/队列，区别在于队列是先进先出 (FIFO) 的，栈是后进先出 (LIFO) 的。C++ 分别用 queue<T> 和 stack<T> 实现

二叉树 (Binary Tree) 是一个树状数据结构，用于快速搜索、插入和删除。它经常作为散列表的替代，速度稍慢 (O(log⁡N)O(\log{N})O(logN))，但使用时是排序好的

堆 (Heap) 是一种二叉树的特例，用数组实现，常用于优先队列 (priority queue)

实践部分#

有些算法和数据结构可以直接用标准库的，毕竟这篇是“功利性质”的，就没有重复造轮子的必要了。

注意“数据保证 XX”，这说明我们不需要考虑判断输入的数据是否符合 XX 条件，因为已经保证它符合这个 XX 条件了（系统不会在酒吧里点炒饭的）

考 FZU DS 原题，分为栈、队列、排序、二叉搜索树以及图和路径

CPP “万能”文件头：<bits/stdc++.h>

下面是 DS 题目与配套的 AC 代码（感谢 LuminaryDawn 整理提供 :)）

另附 .pbs 文件，你可以导入小熊猫 C++ 实现本地自动判题：FZU DS.pbs

如果你想“背诵”，建议背关键算法的描述，除非你认为自己真的能像背课文那样把一行行代码背下来

实际考试为了降低难度，较简单题的分数是比较高的。注意 PTA 的补全提示很少，复习时不要依赖 IDE 的补全如果想通过，总分应该在 50 分以上

表#

亚克星上的军队#

★实验任务

亚克星上住着许多神奇的生物。其中有聪慧的人族、优雅的精灵、彪悍的野蛮猪、粗鲁的首任驻….有一天，住在湛蓝球上的恶魔们突破空间的封锁入侵这个美丽的星球。为了保卫共同的家园，亚克星各族不得不摒弃前嫌，组成联盟。为了更有利的反击恶魔们的入侵，他们建立了统一的军事指挥中心。在前期，指挥中心会不停的发布军队调动命令，可是，麻烦来了。为了更好的做出决策，指挥中心必须迅速了解己方的各地区的军事力量详情。你能否帮帮这些可怜的种族呢？

每个地区有一个编号（从 1 到 N），如果一个地区有军队的话，这些军队将组成一个军团。指挥中心将发布的命令如下：

U a b<将> b 地区军团的调到 a 地区，从而组成一个新的军团。为了便于管理，每次新加入的军队将按顺序加入到 a 军团后面。数据保证 a 与 b 不相同。

I a x<将一支人数为> x的军队调到 a 地区。为了便于管理，每次新加入的军队将加入到a军团前面。

D a x<将> a 地区中军队人数为x 的调走。若不存在，则不执行。

Q a：询问 a 地区的具体军事信息（即按顺序输出该军团中每个军队的人数）。

★数据输入

输入第一行为两个正整数 N ,M(2 <= N,M <= 1000)。

接下来 N 行，每行第一个数 K 表示该地区军队的个数 K(1<=K<=100)，接下来 K 个数,表示各个军队的人数信息(0<=a_i<2^31)。

接下来 M 行，每行一个操作。

★数据输出

对于每个询问操作，输出一行表示 a 地区具体军事信息，每两个数之间空格隔开，行末无空格。若 a 内无元素，输出-1。

1
#include <bits/stdc++.h>
2
using namespace std;
3
typedef long long ll;
4

5
int main() {
6
  // 基于流的 I/O 优化
7
  // std::cin.tie(nullptr); // 解除关联
8
  // std::ios::sync_with_stdio(false); // 关闭同步
9

10
  ll n,m; // n: 区域数；m: 操作数
11
  cin >> n >> m;
12

13
  vector<list<ll>> listt(n); // 存储各区域的军事信息
14

15
  for (ll i = 0; i < n; i++) {
16
    ll t;
17
    cin >> t; // t: 军队个数
18
    for (ll j = 0; j < t; j++) {
19
      ll temp;
20
      cin >> temp; // temp: 各军队人数
21
      listt[i].push_back(temp);
22
    }
23
  }
24

25
  for (ll i = 0; i < m; i++) {
26
    char type;
27
    cin >> type;
28

29
    if (type == 'U') {
30
      ll a,b;
31
      cin >> a >> b;
32
      a--;
33
      b--; // 编号从 1 到 N，减 1 和数组下标对齐
34
      listt[a].splice(listt[a].end(), listt[b]); // splice(a, b) 将 b 的内容转移到 this*，位置为 a
35
    }
36
    else if (type == 'I') {
37
      ll a,x;
38
      cin >> a >> x;
39
      a--;
40
      listt[a].push_front(x); // list 的向前插入
41
    }
42
    else if (type == 'D') {
43
      ll a,x;
44
      cin >> a >> x;
45
      a--;
46
      listt[a].remove(x); // remove() 移除符合特定条件的元素
47
    }
48
    else if (type == 'Q') {
49
      ll y;
50
      cin >> y;
51
      y--;
52

53
      if (listt[y].empty()) {
54
        cout << "-1\n";
55
      }
56
      else {
57
        bool first = true;
58
        for (auto j : listt[y]) {
59
          if (!first) cout << " ";
60
          cout << j;
61
          first = false;
62
        }
63
        cout << "\n";
64
      }
65
    }
66
  }
67

68
  return 0;
69
}

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洗盘子#

★实验任务

猪妈妈有很多小猪仔，每次吃完饭洗盘子是一个很大的问题。这天猪妈妈想出了一个方法。她让小猪们排成一队，从 2 开始给他们编号。每次排在最前面的不用洗盘子（假设它的编号是 i ），但是，排在它后面的第 i 只，2 i 只，3 i 只…的小猪要洗盘子。让排在最前面以及要洗盘子的小猪出队，然后重复上述过程。那些不用洗盘子的小猪被称为幸运猪（lucky pigs），把它们的编号从小到大排序，现在要问第 n 个幸运猪的编号是多少。

比如说一开始，在最前面的小猪编号是 2，那么它不用洗盘子，出队。在它后面的第 2 只小猪，就是编号为 4 的小猪要洗盘子，编号为 6, 8, 10…的小猪都要洗盘子，然后它们都出队。其中编号为 2 的小猪就是第一只幸运猪了。接下排在最前面的小猪编号是 3，它是幸运猪，出队。在它后面的第 3 只，就是编号为 9 的小猪要洗盘子，出队。以此类推。

★数据输入

输入第一行为 T ，代表接下去有 T 个询问， 0 < T <=300

接下去有 T 行，每行一个数 n ，0 < n <=3000

★数据输出

对于每个询问输出一行，为第 n 个幸运猪的编号。

1
#include <iostream>
2
#include <vector>
3

4
using namespace std;
5

6
int main() {
7
  int T;
8
  cin >> T;
9

10
  vector<int> luckyPigs;
11
  vector<int> pigs;
12

13
  for (int i = 2; i <= 100000; i++) {
14
    pigs.push_back(i); // 初始化猪仔编号向量
15
  }
16

17
  while (luckyPigs.size() < 3000 && !pigs.empty()) { // 限制求解规模
18
    int lucky = pigs[0]; // 每次排在最前面的不用洗盘子
19
    luckyPigs.push_back(lucky); // 编号推入 luckyPigs 向量
20

21
    vector<int> keep; // 没被叫去洗盘子
22

23
    for (int j = 1; j < pigs.size(); j++) {
24
      if ((j % lucky) != 0) {
25
        keep.push_back(pigs[j]);
26
      }
27
    }
28

29
    pigs = keep;
30
  }
31

32
  while (T--) {
33
    int n;
34
    cin >> n;
35
    cout << luckyPigs[n - 1] << endl;
36
  }
37

38
  return 0;
39
}

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队列#

Rescue the princess#

★实验任务

有一天，公主被一个魔王抓走关在一个城堡里面，城堡可以用 N * M 的矩阵来描述，1 < N, M <= 200。监狱由 N * M 个方格组成，每个方格中可能为墙壁，空地，怪物，公主或者是勇士。

现在勇士想去营救公主。他的任务是找到公主。约定，“找到公主”的意思是到达公主被关的位置。如果勇士想到达某个方格，但方格中有怪物，那么必须杀死怪物，才能到达这个方格。假设勇士只能向上，下，左，右四个方向移动一步。移动一步的需要花费 1 个单位的时间，杀死怪物也需要一个单位的时间。

试着计算勇士找到公主需要多长时间。只能上，下，左，右移动，而且墙壁不能通过。

★数据输入

输入第一行包含 2 个整数 N，M，接下来 N 行，每行 M 个字符：. 代表空地，a”表示公主，r 表示勇士， # 代表墙壁， x 表示怪物。（测试数据中 a 和 r 只有一个）。

★数据输出

输出一个整数，表示找到公主所需要最短的时间。如果无法找到公主，输出-1。

1
#include <bits/stdc++.h>
2

3
using namespace std;
4

5
struct Node {
6
  int x, y, time;
7
  // 重载大于运算符，比较两个 Node 等价于比较两个 Node.time
8
  bool operator>(const Node& other) const {
9
    return time > other.time;
10
  }
11
};
12

13
int main()
14
{
15
  int n, m;
16
  cin >> n >> m;
17
  vector<string> grid(n);
18
  int start_x=-1, start_y =-1, end_x=-1, end_y=-1;
19

20
  // 读入地图，初始化坐标
21
  for(int i=0;i< n;i++){
22
    cin >> grid[i];
23
    for(int j=0;j<m;j++){
24
      if(grid[i][j] == 'r'){
25
        start_x = i;
26
        start_y = j;
27
      }
28
      if(grid[i][j] == 'a'){
29
        end_x = i;
30
        end_y = j;
31
      }
32
    }
33
  }
34

35
  // 方向向量，表示移动方式
36
  int dx[4] = {0, 0, 1, -1}; // 上：-1，下：1
37
  int dy[4] = {1, -1, 0, 0}; // 左：-1，右：1
38

39
  // 每个格子相对于起点的路径距离（时间成本），初始化为“无穷大”
40
  vector<vector<int>> dist(n, vector<int>(m, INT_MAX));
41
  dist[start_x][start_y] = 0;
42

43
  // 定义最小堆，堆顶元素必定最小。great 表示大于队尾元素的插入元素进入队尾，否则插入队尾元素之前。最大堆用 less
44
    // 存储待探索的点，按距离升序排序
45
  priority_queue<Node, vector<Node>, greater<Node>> pq;
46

47
  // 起点作为第一个待探索点
48
  pq.push({start_x, start_y, 0});
49

50
  while(!pq.empty())
51
  {
52
    Node curr = pq.top(); // 当前位置
53
    pq.pop(); // 将该点弹出待探索堆。之后此点不再探索
54
    int x = curr.x;
55
    int y = curr.y;
56
    int time = curr.time;
57
        // 剪枝。这说明你是从较远路径来到这个点的，而根据我们的走法，已经有“人”探索接下来的路了，因此不要重复探索。
58
    if(time > dist[x][y]){
59
      continue;
60
    }
61
    // 向 4 个方向探索
62
    for(int i=0;i<4;i++){
63
      int nx = x + dx[i];
64
      int ny = y + dy[i];
65
      // 探测边界和墙壁
66
      if(nx < 0 || nx >= n || ny < 0 || ny > m || grid[nx][ny] == '#'){
67
        continue;
68
      }
69
      int new_time = time + 1; // 前进 1 步
70
      // 遇怪增加时间
71
      if(grid[nx][ny] == 'x'){
72
        new_time ++;
73
      }
74
      // 如果找到更短路径，则更新路径距离
75
      if(new_time < dist[nx][ny]){
76
        dist[nx][ny] = new_time;
77
        pq.push({nx, ny, new_time}); // 把点推入待探索堆中
78
      }
79
    }
80
  }
81
  if(dist[end_x][end_y] != INT_MAX){
82
    cout << dist[end_x][end_y] << "\n";
83
  }
84
  else
85
  {
86
    cout << "-1" << "\n";
87
  }
88
}

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交易#

考了

★实验任务

作为炉石传说的发牌员，你的任务就是发牌。从上到下有 n 张牌，编号 1~n。因为你和选手进行了一次“交易”，所以当至少还剩两张牌时，发出最上面的牌，第二张牌放到最下面，重复这个过程直到只剩下一张牌。输出发牌的序列和最后剩下的牌。

★数据输入

第一行 1 个正整数 n (1=<n<1000)

★数据输出

输出一行为发牌的序列，一行为最后剩下的牌。两个数字之间用空格隔开，末尾没有空格。

★Hint

第一个样例 n=1,只输出一行。

1
#include <bits/stdc++.h>
2
using namespace std;
3
int main()
4
{
5
  int n;
6
  cin >> n;
7
  queue<int> card;
8
    // 初始化牌堆
9
  for(int i=1;i<=n;i++){
10
    card.push(i);
11
  }
12
  bool isFirst = true;
13
  do
14
  {
15
    if(!isFirst){
16
      cout << " ";
17
    }
18
        // 输出第一张牌
19
    cout << card.front();
20
    card.pop();
21
    isFirst = false;
22
        // 第二张牌排到队尾
23
    if(!card.empty()){
24
      int second = card.front();
25
      card.pop();
26
      card.push(second);
27
    }
28
  }
29
  while(card.size() >= 2);
30
  cout << endl;
31
  if(!card.empty()){
32
    cout << card.front();
33
  }
34
}

展开收起

栈#

火车#

考了

★实验任务

TonyY 等火车无聊的时候，会去观察火车的排列，有一天他思考这么一个问题，火车总站的火车只能进站，要出站的话只能先出最后进站的那辆车，那么知道火车的进站顺序，能不能把它的出站顺序调整成火车站想要的呢？

★数据输入

输入第一行为一个正整数 n 表示火车辆数(编号 1-n)（1<=n<=9）。

然后为两个长度为 n 的序列，表示火车的进站顺序和出站顺序。每辆火车刚好进出站各一次。

★数据输出

如果可以调整，输出 Yes 和出入站顺序。

如果不能，输出 No。

1
#include <iostream>
2
#include <stack>
3
#include <string>
4
using namespace std;
5

6
int main() {
7
  int n;
8
  cin >> n;
9

10
  string in_seq, out_seq;
11
  cin >> in_seq >> out_seq;
12

13
  stack<int> station;
14
  int out_index = 0;  // 当前应该出站的元素索引
15
  bool possible = true;
16

17
  // 模拟过程判断是否可能，并记录操作序列
18
  string operations[20]; // 最多 2 * 9 = 18 次操作
19
  int op_count = 0;
20

21
  for (int i = 0; i < n; i++) { // 由于出入站是单行的，因此每列列车有且只有一次进站和出站操作
22
    // 入站
23
    station.push(in_seq[i] - '0');
24
    operations[op_count++] = "in";
25

26
    // 检查能否出站，while 应对连续出站情况
27
    while (!station.empty() && station.top() == out_seq[out_index] - '0') {
28
      station.pop();
29
      operations[op_count++] = "out";
30
      out_index++;
31
    }
32
  }
33

34
  // 检查是否所有元素都正确出栈
35
  if (out_index != n) {
36
    possible = false;
37
  }
38

39
  if (possible) {
40
    cout << "Yes" << endl;
41
    // 输出缓存的操作序列
42
    for (int i = 0; i < op_count; i++) {
43
      cout << operations[i] << endl;
44
    }
45
  } else {
46
    cout << "No" << endl;
47
  }
48

49
  return 0;
50
}

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价值#

★实验任务

K 神最近喜欢上了刷题，一天不刷浑身难受。最近他研究发现，自己的人生价值在于他某段时间内的刷题总数乘上这几天刷题数的最小值，现在 K 神很寂寞（无敌是多么寂寞），想知道他人生价值最高的时候究竟有多高（krz）

★数据输入

第一行为总天数 N(1<=N<=100000)

接下来一行 N 个整数 ai（1<=ai<=100000），表示 K 神第 i 天的刷题数。

★数据输出

输出 K 神在连续一段时间内可能的最高价值 W。

对每个元素 a[i]，把它当作“区间最小值”，看它能控制的最大区间，然后计算 a[i] * (这个区间的元素和)，取最大值。

1
#include<bits/stdc++.h>
2
using namespace std;
3
int main(){
4
  int n;
5
  cin>>n;
6
  int num=n+5;
7
  vector<int>a(num), left(num), right(num);
8
  for(int i=1;i<=n;i++){
9
    cin>>a[i];
10
  }
11

12
  // 求前缀和，便于求区间和，例如区间 [a,b) 内的和为 sums[b-1] - sums[a]
13
  vector<long long>sums(n+1,0);
14
  for(int i=1;i<=n;i++){
15
    sums[i]=sums[i-1]+a[i];
16
  }
17

18
  // 求区间和就需要求上下边界
19
    // 将刷题数序列的每一个值都认为是属于某个区间的最小值，现在就是求最大的区间。
20

21
    // 使用单调栈排序下标
22
  stack<int>st;
23

24
    // 左边界，从左到右选择
25
  for(int i=1;i<=n;i++){
26
        // 如果当前栈顶的元素不小于要插入的元素，则弹出栈顶元素。注意一定要带等号，不然会出错
27
    while(!st.empty() && a[st.top()]>=a[i]){
28
      st.pop();
29
    }
30
    left[i]=st.empty()?0:st.top();
31
    st.push(i);
32
  }
33
    // 清空栈
34
  while(!st.empty())
35
    st.pop();
36
    // 右边界，从右到左选择
37
  for(int i=n;i>=1;i--){
38
        // 如果当前栈顶的元素小于要插入的元素，则弹出栈顶元素
39
    while(!st.empty() && a[st.top()]>a[i]){
40
      st.pop();
41
    }
42
    right[i]=st.empty()?(n+1):st.top();
43
    st.push(i);
44
  }
45
  long long maxx=0;
46
  for(int i=1;i<=n;i++){
47
    long long sum=sums[right[i]-1]-sums[left[i]];
48
    long long cur=a[i]*sum;
49
    maxx=max(maxx, cur);
50
  }
51
  cout<<maxx<<endl;
52
  return 0;
53
}

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排序与选择#

魔音吉他#

考了

★问题描述

少年甲很喜欢音乐，有一天他来到了少年乙的村落。少年甲一曲高山流水，寻觅到了乙这位知音。然而，天下没有不散的宴席，少年甲要回村杀猪了，离别在即，少年乙拿出了自己珍藏多年的吉他，作为离别的礼物。就在少年甲欣喜之际，少年乙说，这把吉他变幻莫测，每次你拿起它的时候，它会有n根弦，每根弦可以演奏出1018+110^{18}+11018+1个音符，而这1018+110^{18}+11018+1个音符是连续的，取决于它每根弦的第一个音符（请看样例说明）。此时，少年甲提出了一个疑问，如果给定一个区间l，r（包括端点），里面共有几种不同的音符呢？少年乙对此谙熟于心，但是他想考验一下你，于是将这个问题抛给了你。

★数据输入

第一行一个正整数n(1<=n<=100,000)，表示吉他有几根弦。第二行共n个数x，即代表对应弦的第一个音符(0<=x<=101810^{18}1018)。第三行一个正整数q(1<=q<=100,000)，表示少年甲的询问次数。接下来q行，每行两个数l，r(0<=l, r<=1018+110^{18}+11018+1)，表示少年甲想要询问的区间。

★数据输出

输出共q个数，表示对应q个询问的答案。即询问区间内有多少个不同的音符。以空格隔开。

★样例说明

对应弦的第一个音符：3 1 4 1 5 9

列下标：0 1 2 3 4 5 …… 弦一： 3 4 5 6 7 8 …… 弦二： 1 2 3 4 5 6 …… 弦三： 4 5 6 7 8 9 …… 弦四： 1 2 3 4 5 6 …… 弦五： 5 6 7 8 9 10 …… 弦六： 9 10 11 12 13 14 ……

在第一根弦（最低音为1）遇到的音符为 1、2、3，一共3个新音符。在第二根弦（最低音为3）遇到的音符为 3、4、5，一共2个新音符。在第三根弦（最低音为4）遇到的音符为 4、5、6，一共1个新音符。在第四根弦（最低音为5）遇到的音符为 5、6、7，一共1个新音符。在第五根弦（最低音为9）遇到的音符为 9、10、11，一共3个新音符。区间 [0,2] 内有 1、2、3、4、5、6、7、9、10、11，共 10 个不同的音符。

★Hint

（1）询问区间l，r即为样例说明中的列下标。（2）所谓不同音符个数，即区间l，r内n行内不同的数字个数。（3）由于l，r的范围巨大，请思考其与每行第一个数字的关系（即给出的第一个音符）。

1
// 由“样例说明”可知，从第二根弦开始每根弦遇到的新音符数量受其与上一跟弦的差值影响即 a[i] - a[i-1]（比如 a[2] - a[1] = 3 - 1 =2, a[3] - a[2] = 4 - 3 = 1)，但如果其差值大于询问的区间长度 (r-l+1)，其增长的值就为其区间范围的值
2
// 则总的音符数为基弦的音符数（区间长度）+ 后面弦的新增音符数
3

4
#include <iostream>
5
#include <vector>
6
#include <algorithm>
7
using namespace std;
8

9
int main() {
10
    int n;
11
    cin >> n;
12
    vector<long long> first(n);
13
    for (int i = 0; i < n; i++) {
14
        cin >> first[i];
15
    }
16
    //把弦的起始音符排个序
17
    sort(first.begin(), first.end());
18
    //求出相邻弦之间的差值
19
    vector<long long> diff;
20
    for (int i = 1; i < n; i++) {
21
        diff.push_back(first[i] - first[i - 1]);
22
    }
23
    sort(diff.begin(), diff.end());
24
    //计算前缀和（为了后面快速求和）
25
    vector<long long> pre(diff.size() + 1, 0);
26
    for (int i = 0; i < (int)diff.size(); i++) {
27
        pre[i + 1] = pre[i] + diff[i];
28
    }
29
    int q;
30
    cin >> q;
31
    for (int t = 0; t < q; t++) {
32
        long long l, r;
33
        cin >> l >> r;
34
        // 区间长度（包括两端）
35
        long long len = (r >= l) ? (r - l + 1) : 0;
36
        // 找出 <= len 的差值数量
37
        int k=upper_bound(diff.begin(),diff.end(),len)-diff.begin();
38
        // 计算 sum(min(len, diff[i]))
39
        long long summin = pre[k] + (long long)(diff.size() - k) * len;
40
        // 最终结果（音符总数）
41
        long long ans = len + summin;
42
        cout << ans; // 输出
43
        if (t != q - 1) cout << " ";
44
    }
45
    cout << endl;
46
    return 0;
47
}

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Just Sort#

★实验任务

给定两个序列 a, b，序列 a 原先是一个单调递增的正数序列，但是由于某些原因，使得序列乱序了，并且一些数丢失了（用 0 表示）。经过数据恢复后，找到了正数序列 b ，且序列 a 中 0 的个数等于序列 b 的个数，打算使用序列 b 恢复序列 a。

对于序列 a 来说，我们可以交换两个位置上的非零的数，并且可以交换任意次。序列 b 同样也可以进行任意次交换。

现在要将序列 b 填充到序列 a 中的值丢失的位置上，序列 b 中的每个数只能填充一次，问最后构成的序列是否是单调递增的，如果是，则输出填充后的序列，否则输出-1。

★数据输入

输入给定 N, M，表示序列 a 和序列 b 的长度。

第一行为序列 a，第二行为序列 b。题目保证除了 0 以外的数，在序列 a 和 b 中只出现一次。

数据保证:

80%的数据，N, M <= 100

100%的数据，N, M <= 100000, 0 <= a[i] <= 100000, 0 < b[i] <= 100000

★数据输出

如果最后序列 a 是单调递增的，输出该序列，否则输出 -1。

1
#include <bits/stdc++.h>
2

3
using namespace std;
4

5
const int N = 1e5 + 10;
6
int a[N], b[N], c[N], vis[N];
7

8
void solve()
9
{
10
  int n, m;
11
  cin >> n >> m;
12
  int idx = 0;
13
  for(int i=1;i<=n;i++){
14
    int x;
15
    cin >> x;
16
    if(x==0){
17
      vis[i] = 1; // 标记序列 a 中缺失元素的位置
18
    }
19
    else
20
    {
21
      a[++idx] = x; // 收集 a 中非 0 的数
22
    }
23
  }
24
  for(int i = 1; i <= m; i++)
25
  {
26
    cin >> b[i];
27
  }
28
    // 允许任意交换意味着原始位置已经不重要了，只剩下“数的集合”重要
29
    // 问题变成：能否把“a 的非零数和 b 中的数”重新排列，按原位置规则放回（形成新序列），使整个序列严格递增？
30
  sort(a + 1, a + idx + 1); // std::sort(container.begin(), container.end());
31
  sort(b + 1, b + m + 1);
32
  int idx1 = 0, idx2 = 0;
33
  for(int i=1;i<=n;i++){
34
    if(vis[i]){
35
      c[i] = b[++idx1]; // 如果此位置是 a 中缺失的元素位置，那么用序列 b 填充
36
    }
37
    else
38
    {
39
      c[i] = a[++idx2]; // 如果没缺失，则用 a 中原本没缺失的元素填充
40
    }
41

42
    if(i > 1){
43
            // 发现填充违规，说明当前最小可用的数都不够大，而换用更大的数会把这个较小数留给后面更大的数，更难实现递增
44
      if(c[i] <= c[i - 1]){
45
        cout << "-1" << "\n";
46
        return;
47
      }
48
    }
49
  }
50
  for(int i=1;i<=n;i++){
51
    if(i != 1){
52
      cout << " ";
53
    }
54
    cout << c[i];
55
  }
56
  cout << "\n";
57
}
58

59
int main()
60
{
61
  solve();
62
}

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树#

文件管理器#

好难 QAQ

背景

操作系统具有对计算机硬件资源管理和调度的功能。文件是对占用了硬盘一定空间的对象的描述和抽象。考虑一般的文件具有文件名、大小和创建时间。文件管理在任何操作系统中都是必不可少的。文件管理器是用户用来观察和操作文件的一个软件。考虑一个简易的文件管理器，用户可以通过这个简易的文件管理器对某个目录下文件最大/小、文件名(字符串)字典序最大/最小的一些文件，即按XX排序功能，此外文件管理器具有删除和添加文件的功能。输入保证目录只有一级，操作随机。

输入及输出格式

第1行输入一个Q(1<=Q<=100000)，表示操作的次数。

第2-Q+1行输入一行操作序列

操作序列的格式为 op args

当op=1,即第一种操作时，args的格式为 folder name size，表示将要在某个folder目录(1<=folder<=5的整数)下添加文件名为name(1<=name<=100000的整数)的文件，文件大小为size(1<=size<=100000的整数)，如果文件名重复，就先删除原来的文件再进行1操作；

当op=2,即第二种操作时，args的格式为 folder name，表示将要在某个folder目录(1<=folder<=5的整数)下删除文件名为name(1<=name<=100000的整数)的文件，如果文件名不存在，操作不执行；

当op=3,即第三种操作时，args的格式为 folder k，表示输出某个目录下文件大小最大至第k大的文件名，如果大小相同按文件名数字从小到大输出，如果不满k个文件只需要输出已有的文件名，如果文件夹为空或不存在则输出一个空行；

当op=4,即第四种操作时，args的格式为 folder k，表示输出某个目录下文件名数字大小最小至第k小的文件名，如果不满k个文件只需要输出已有的文件名，如果文件夹为空或不存在则输出一个空行；

保证1<= k <=10

备注

输出文件名以空格隔开，不输出多余的换行和空格

样例说明

样例输出为8个空行

1
#include<bits/stdc++.h>
2
using namespace std;
3

4
struct node{
5
  int name,size;
6
};
7

8
class cmp{
9
  public:
10

11
    bool operator()(const node&x,const node&y)const{
12
      if(x.size!=y.size){
13
        return x.size>y.size;
14
      }else{
15
        return x.name<y.name;
16
      }
17
    }
18
};
19

20
map<int,int>folder[7];
21
set<node,cmp>s1[7];
22
//set<string>s2[7];
23

24
void solve()
25
{
26
  int op,idx,name,size,k;
27

28
  cin>>op>>idx;
29

30
  switch(op){
31
    case 1:
32
      cin>>name>>size;
33
      node t;
34
      t.name=name,t.size=size;
35

36
      if(folder[idx].count(name)){
37
        s1[idx].erase(s1[idx].find({name,folder[idx][name]}));
38
      }
39
/*      else{
40
        s2[idx].insert(to_string(name));
41
      }*/
42

43
      s1[idx].insert(t);
44
      folder[idx][name]=size;
45

46
      break;
47

48
    case 2:
49
      cin>>name;
50

51
      if(folder[idx].count(name)){
52
        auto it=s1[idx].find({name,folder[idx][name]});
53

54
        s1[idx].erase(it);
55

56
//        s2[idx].erase(to_string(name));
57
        folder[idx].erase(name);
58
      }
59

60
      break;
61

62
    case 3:
63
      cin>>k;
64

65
      if(!s1[idx].empty()){
66
        int cnt=0;
67
        for(auto el:s1[idx]){
68
          if(cnt){
69
            cout<<' ';
70
          }
71
          cout<<el.name;
72
          cnt++;
73
          if(cnt==k){
74
            break;
75
          }
76
        }
77

78
      }
79

80
      cout<<'\n';
81

82
      break;
83

84
    case 4:
85
      cin>>k;
86

87
/*      if(!s2[idx].empty()){
88
        int cnt=0;
89
        for(auto el:s2[idx]){
90
          if(cnt){
91
            cout<<' ';
92
          }
93
          cout<<el;
94
          cnt++;
95
          if(cnt==k){
96
            break;
97
          }
98
        }
99

100
      }*/
101

102
      if(!folder[idx].empty()){
103
        int cnt=0;
104
        for(auto el : folder[idx]){
105
          if(cnt){
106
            cout<<' ';
107
          }
108
          cout<<el.first;
109
          cnt++;
110
          if(cnt==k){
111
            break;
112
          }
113
        }
114

115
      }
116

117
      cout<<'\n';
118

119
      break;
120
  }
121

122
}
123

124
int main()
125
{
126
  ios::sync_with_stdio(0);
127
  cin.tie(0); cout.tie(0);
128

129
  int t=1;
130

131
  cin>>t;
132

133
  while(t--){
134
    solve();
135
  }
136

137
    return 0;
138
}

展开收起

鼹鼠报数#

考了

★实验任务

Winder 养了一群会报数的鼹鼠，而且Winder喜欢用数字给他的鼹鼠们编号，如“311”、“1048”等。当然，为了不混淆，鼹鼠们的编号都是不同的。为了锻炼鼹鼠们的身体健康，Winder决定让鼹鼠们进行掘土训练，顺便提高鼹鼠们的挖掘能力。鼹鼠们排成一列，由第一个开始向下挖洞，并待在洞中。第二只与第一只相比，若编号值大的鼹鼠，则向右下方挖洞，否则向左下方。接下来的鼹鼠们以此类推，若比洞中所在鼹鼠编号值大，则向右下方走，否则向左下方。训练结束后，Winder会让他的鼹鼠们报数（既报出各自的编号）。通过报数的序列Winder想知道经过训练之后，鼹鼠们的位置是怎样的。报数规则为：如果A鼹鼠的下方分别存在ALeft鼹鼠和ARight鼹鼠，则ALeft鼹鼠在ARight鼹鼠之前报数，ARight鼹鼠在A鼹鼠之前报数。位置表达式规则为：“根节点<左子树表达式><右子树表达式>”,如左子树不存在,则只输出“根节点<右子树表达式>”，右子树同理。

★数据输入

第一行为N（2<N<=1000），表示有N只鼹鼠。第二行为N个整数bi（0<bi<10000），表示报数顺序。

★数据输出

输出鼹鼠们的位置表达式。

1
// 报数过程就是二叉树的后序遍历
2
// 问题转化成：已知一棵 BST 的后序遍历序列，输出它的 “位置表达式”（先根 + 左右子树）
3

4
#include <iostream>
5
using namespace std;
6
const int MAX = 10000;
7
int a[MAX], n;
8
void dfs(int * a, int begin, int end) {
9
  bool l = 1;
10
  bool r = 1;
11
  cout << a[end]; // 后序遍历的最后一个一定是根
12
  int i = begin;
13

14
    // [ begin ... i-1 ] < root → 左子树
15
    // [ i ... end-1 ] > root → 右子树
16
  while (i < end && a[i]<a[end]) {
17
        i++;
18
    }
19
  if (i==begin) {
20
        l=0;
21
    }
22
  if (i==end) {
23
        r=0;
24
    }
25
  if (l) {
26
    cout << "<";
27
    dfs(a, begin, i - 1);
28
    cout << ">";
29
  }
30
  if (r) {
31
    cout << "<";
32
    dfs(a, i, end - 1);
33
    cout << ">";
34
  }
35
}
36
int main () {
37
  cin >> n;
38
  for (int i=1; i<=n; i++){
39
        cin>>a[i];
40
    }
41
  dfs(a, 1, n);
42
  return 0;
43
}

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散列表#

Sins of a Solar Empire P7#

★实验任务

正如你所知道sins是一个贪玩的不得了的小P孩（如果你非常讨厌他可以直接跳到第二段），你也知道他最近很喜欢玩一个叫做太阳帝国的原罪的策略游戏我向你保证这是太阳帝国原罪系列的第七章了。现在sins拥护N个星球，每个星球m种不同的资源，每个资源都拥有一个编号A，对于sins来说N个星球都有的资源才是最宝贵的，他想知道这样的资源有哪些？

★数据输入

第1行是正整数N（1<=N<=1000）。第2~N+1行各有一个正整数m和m个正整数编号A(有重复)，（0<m<=1000, 0 <= A <=10^9）.

★数据输出

第一行一个整数S，表示N个星球都拥有的资源个数。如果S不等于0输出第二行，按照升序输出S个整数表示资源编号(无重复)，资源编号之间有空格，结尾没有空格。

1
#include <iostream>
2
#include <unordered_map>
3
#include <unordered_set>
4
#include <vector>
5
#include <algorithm>
6
using namespace std;
7
int main() {
8
    int N;
9
    cin >> N;
10
    unordered_map<int, int> Count;
11
    for (int i = 0; i < N; ++i) {
12
        int m;
13
        cin >> m;
14
        unordered_set<int> only;
15
        for (int j = 0; j < m; ++j) {
16
            int A;
17
            cin >> A;
18
            only.insert(A);
19
        }
20
        for (int res : only) {
21
            Count[res]++;
22
        }
23
    }
24
    vector<int> common;
25
    for (const auto& pair : Count) {
26
        if (pair.second == N) {
27
            common.push_back(pair.first);
28
        }
29
    }
30
    sort(common.begin(), common.end());
31
    cout << common.size() << endl;
32
    if (!common.empty()) {
33
        for (int i = 0; i < common.size(); ++i) {
34
            if (i > 0) {
35
                cout << " ";
36
            }
37
            cout << common[i];
38
        }
39
        cout << endl;
40
    }
41
    return 0;
42
}

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特殊匹配R#

★实验任务

定义一种语言L，L语言中所有的字符串只能由abc三个字母组成。在语言L之上定义一种特殊匹配规则R，R的定义如下：假设有两个字符串x和y，x和y等长，且x与y有且只有一个位置上的字符不同。例如字符串x为“abc”：（1）若字符串y为”abb”，这x与y符合R匹配；（2）若y为”abc”或”bbb”或”abcc”，则x与y不符合R匹配。现给定一个由n个x字符串构成的匹配表r，然后进行m次询问。每次询问输入一个y字符串，然后判断r表中是否存在与y符合R匹配的x字符串，若有输出”YES”，否则输出”NO”。

★数据输入

输入中第一行给出一整数n，m（1<=n,m<=1000）。接下来n行给出n个x字符串。接下来m行，每行输入一个y字符串进行询问。题目保证每一个字符串的长度在1000以内。

★数据输出

对于m个询问，每个询问输出在x个字符串中是否有与y字符串符合R匹配的字符串，若有输出”YES”，否则输出”NO”。

★提示 60%的数据n<=100,m<=100 100%的数据n<=1000,m<=1000

1
#include <iostream>
2
#include <string>
3
#include <unordered_set>
4
#include <vector>
5
using namespace std;
6

7
int main() {
8
    int n, m;
9
    cin >> n >> m;
10
    unordered_set<string> x_set;
11
    vector<string> x_list;
12
    for (int i = 0; i < n; i++) {
13
        string x;
14
        cin >> x;
15
        x_set.insert(x);
16
        x_list.push_back(x);
17
    }
18
    for (int i = 0; i < m; i++) {
19
        string y;
20
        cin >> y;
21
        int len = y.length();
22
        bool found = false;
23
        for (const string& x : x_list) {
24
            if (x.length() != len) continue;
25
            int diff_count = 0;
26
            for (int j = 0; j < len; j++) {
27
                if (x[j] != y[j]) {
28
                    diff_count++;
29
                    if (diff_count > 1) break;
30
                }
31
            }
32
            if (diff_count == 1) {
33
                found = true;
34
                break;
35
            }
36
        }
37
        cout << (found ? "YES" : "NO") << endl;
38
    }
39
    return 0;
40
}

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优先队列#

哈夫曼问题#

★问题描述

对于给定的一个数列，求出用该数列构造Huffman树的总费用。

给出一列数 {pi}=p0,p1,…,pn−1\{p_i\}=p_0, p_1, …, p_{n-1}{pi}=p0,p1,…,pn−1，用这列数构造Huffman树的过程如下：

找到 {pi}\{p_i\}{pi} 中最小的两个数，设为 pap_apa和 pbp_bpb，将 pap_apa和 pbp_bpb 从 {pi}\{p_i\}{pi} 中删除掉，然后将它们的和加入到 {pi}\{p_i\}{pi} 中。这个过程的费用记为 pa+pbp_a + p_bpa+pb。
重复步骤1，直到 {pi}\{p_i\}{pi} 中只剩下一个数。

在上面的操作过程中，把所有的费用相加，就得到了构造Huffman树的总费用。

例如，对于数列{pi}\{p_i\}{pi}={5, 3, 8, 2, 9}，Huffman树的构造过程如下：

找到{5, 3, 8, 2, 9}中最小的两个数，分别是2和3，从 {pi}\{p_i\}{pi} 中删除它们并将和5加入，得到{5, 8, 9, 5}，费用为5。
找到{5, 8, 9, 5}中最小的两个数，分别是5和5，从 {pi}\{p_i\}{pi} 中删除它们并将和10加入，得到{8, 9, 10}，费用为10。
找到{8, 9, 10}中最小的两个数，分别是8和9，从 {pi}\{p_i\}{pi} 中删除它们并将和17加入，得到{10, 17}，费用为17。
找到{10, 17}中最小的两个数，分别是10和17，从 {pi}\{p_i\}{pi} 中删除它们并将和27加入，得到{27}，费用为27。
现在，数列中只剩下一个数27，构造过程结束，总费用为5+10+17+27=59。

★数据输入

输入的第一行包含一个正整数 n（n<=100）。

接下来是 n 个正整数，表示 p0,p1,…,pn−1p_0, p_1, …, p_{n-1}p0,p1,…,pn−1，每个数不超过1000。

★数据输出

用这些数构造Huffman树的总费用。

1
#include<iostream>
2
using namespace std;
3

4
int main()
5
{
6
    int n;
7
    cin>>n;
8
    int a[100];
9
    for (int i=0;i<n;i++)
10
    {
11
        cin>>a[i];
12
    }
13
    int len=n;
14
    int total=0;
15
    while(len>1)
16
    {
17
        int min1=0,min2=1;
18
        if (a[min1]>a[min2])
19
            swap(min1,min2);
20
        for (int i=2;i<len;i++)
21
        {
22
            if (a[i]<a[min1])
23
            {
24
                min2=min1;
25
                min1=i;
26
            }
27
            else if(a[i]<a[min2])
28
            {
29
                min2=i;
30
            }
31
        }
32
        int sum=a[min1]+a[min2];
33
        total+=sum;
34
        a[min1]=sum;
35
        a[min2]=a[len-1];
36
        len--;
37
    }
38
    cout<<total<<endl;
39
    return 0;
40
}

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森林冰火人#

★实验任务

火人喜欢堆雪人。

已知火人在接下来的N天中，每天早上都会堆一个大小为vi的雪人。

但是火人的温度太高了！每天晚上，所有已存在的雪人的体积都会由于融化而减少ti（若雪人体积不足ti，则雪人体积融化至0）。

问，每天融化的总体积为多少？

★数据输入

输入第一行为正整数N (1<=N<=10^5)

第二行为N个正整数vi (1<=vi<=10^5)，代表每天堆的雪人的体积。

第三行为N个正整数ti (1<=ti<=10^5)，表示每天雪人融化的体积。

对于80%的数据， 1<=N<=100

对于100%的数据， 1<=N<=10^5

★数据输出

输出N个整数，代表每天融化的体积。（整数间以空格分隔）

1
#include <bits/stdc++.h>
2
using namespace std;
3
typedef long long ll;
4
int main() {
5
    int N;
6
    cin >>N;
7
    vector<ll> v(N),t(N);
8
    for (int i=0;i<N;i++)
9
        cin>>v[i];
10
    for (int i=0;i<N;i++)
11
        cin>>t[i];
12
  struct compare {
13
    bool operator()(ll a,ll b) {
14
        return a>b;
15
    }
16
};
17
    priority_queue<ll,vector<ll>,compare> pq_min;//最小堆
18
    ll sum=0;
19
    for (int i=0;i<N;i++) {
20
        pq_min.push(v[i]+sum);
21
        ll melt=0;
22
        while(!pq_min.empty() &&pq_min.top()<=sum+t[i]){
23
            melt+=pq_min.top()-sum;
24
            pq_min.pop();
25
        }
26
        melt+=pq_min.size()*t[i];
27
        sum+=t[i];
28
        cout<<melt<<" ";
29
    }
30
    cout<<endl;
31
    return 0;
32
}

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并查集#

转移炸弹#

★实验任务

A国有 N个城市，这些城市编号为 1到 N，有一天，他们调查出恐怖分子在每个城市中都安放了炸弹，于是他们给炸弹也编上了序号，第 i 个城市里的炸弹编号为 i。现在他们想把这些炸弹转移，以便于销毁炸弹。

由于炸弹是通过不同人转移的，所以需要一个指挥部门来记录转移炸弹的信息，以便于有些人要查询这些信息。我们有两个操作：

1.将 a 炸弹目前所在城市中所有的炸弹转移到 b 炸弹所在的城市。

2.询问 a 炸弹目前在哪个城市编号和这个城市中有炸弹个数。

★数据输入

输入第一行包含两个数 N,Q（1<=N<=500000 , 1<=Q<=120000）。分别表示城市的个数和操作数。

接下来有 Q 行，每行表示一个操作，第一种操作输入格式为 1 a b，第二种操作输入格式为 2 a。（1<=a,b<=N）

★数据输出

对于第一个操作，如果两个炸弹在同一个城市里，输出“ERROR”，并不执行此操作。否则执行操作并不输出任何东西。

对于第二种操作，输出一行两个数表示炸弹所在的城市编号和该城市中炸弹个数，用一个空格分开。

1
#include <stdio.h>
2
#include <stdlib.h>
3

4
#define MAXN 500005
5

6
int parent[MAXN];  // 父节点
7
int city[MAXN];    // 炸弹当前所在的城市编号
8
int size[MAXN];    // 城市中的炸弹数量
9

10
// 查找根节点（带路径压缩）
11
int find(int x) {
12
    if (parent[x] != x) {
13
        parent[x] = find(parent[x]);
14
    }
15
    return parent[x];
16
}
17

18
int main() {
19
    int N, Q;
20
    scanf("%d %d", &N, &Q);
21

22
    // 初始化
23
    for (int i = 1; i <= N; i++) {
24
        parent[i] = i;
25
        city[i] = i;    // 初始时炸弹i在城市i
26
        size[i] = 1;    // 每个城市初始有1个炸弹
27
    }
28

29
    while (Q--) {
30
        int op, a, b;
31
        scanf("%d", &op);
32

33
        if (op == 1) {
34
            scanf("%d %d", &a, &b);
35
            int ra = find(a);
36
            int rb = find(b);
37

38
            if (ra == rb) {
39
                printf("ERROR\n");
40
            } else {
41
                // 把a所在城市的所有炸弹转移到b所在城市
42
                // 合并集合，以rb为新的根
43
                parent[ra] = rb;
44
                size[rb] += size[ra];
45
                size[ra] = 0;
46
                // 更新城市编号：整个集合现在都在city[rb]城市
47
                city[rb] = city[rb]; // 保持不变
48
                // 注意：这里不需要更新city[ra]，因为ra不再是根节点
49
            }
50
        } else {
51
            scanf("%d", &a);
52
            int root = find(a);
53
            printf("%d %d\n", city[root], size[root]);
54
        }
55
    }
56

57
    return 0;
58
}

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道路#

★实验任务

某省调查城镇交通状况，得到现有城镇道路统计表，现给出每条道路连接的城镇编号，问当前的道路设计方案是否合理。

合理的方案为任意两个城镇之间可以相互到达，有且只有一条通路。

★数据输入

输入a b(1<=a,b<=10,000)，表示城镇 a 和城镇 b 连通。输入包含多组数据，每组数据以 0 0 结束。

整个文件以 -1 -1 结尾

★数据输出

如果方案合法，输出”Yes”,否则输出”No”。

1
#include<iostream>
2
#include<unordered_set>
3
using namespace std;
4
const int MAXN = 10005;
5
int parent[MAXN];
6
unordered_set<int> nodes;
7

8
int find(int x) {
9
    if (parent[x] != x) {
10
        parent[x] = find(parent[x]);
11
    }
12
    return parent[x];
13
}
14

15
void init() {
16
    for (int i = 1; i < MAXN; ++i) {
17
        parent[i] = i;
18
    }
19
    nodes.clear();
20
}
21

22
int main() {
23
    int a, b;
24
    while (cin >> a >> b) {
25
        if (a == -1 && b == -1) break;
26
        init();
27
        bool has_cycle = false;
28
        int edge_count = 0;
29
        while (a != 0 || b != 0) {
30
            nodes.insert(a);
31
            nodes.insert(b);
32
            edge_count++;
33
            int rootA = find(a);
34
            int rootB = find(b);
35
            if (rootA == rootB) {
36
                has_cycle = true;
37
            }
38
      else {
39
                parent[rootA] = rootB;
40
            }
41
            cin >> a >> b;
42
        }
43
        if (has_cycle) {
44
            cout << "No\n";
45
        }
46
    else {
47
            if (nodes.empty()) {
48
                cout << "Yes\n";
49
            }
50
      else {
51
                int root = find(*nodes.begin());
52
                bool connected = true;
53
                for (int node : nodes) {
54
                    if (find(node) != root) {
55
                        connected = false;
56
                        break;
57
                    }
58
                }
59
                if (connected && edge_count == nodes.size() - 1) {
60
                    cout << "Yes\n";
61
                }
62
        else {
63
                    cout << "No\n";
64
                }
65
            }
66
        }
67
    }
68
    return 0;
69
}

展开收起

图#

图论难题#

好难 QAQ 考了

★问题描述

数据结构与算法课程里面有各种求解最短路的算法，比如floyd算法、dijkstra算法、bellman算法。但该难题需要求解的不是最短路，而是求最短路的路径条数。

★实验任务

我们定义从source到达target的路径：source → u → v → target是最短路，当且仅当该路径里面的所有边 (u，v) 满足：存在一条从v出发到终点的路径长度小于任意一条从u出发到终点的路径长度。

对于给定的一个无向无自环的图给你一个起点和一个终点，求出从起点到终点的最短路的路径条数。

★数据输入

第一行有两个正整数N (1<=N<=1000), M (0<=M<=N(N−1)2\frac{N(N-1)}{2}2N(N−1))。N代表图G的顶点个数,M代表图G有M条边。

接下来一共有 M 条边的描述，每条边的描述有三个整数 u (1<=u<=N), v (1<=v<=N), len (1<=len<=1000)。代表从u点到v点有一条边，且边的长度为len。数据保证u!=v且不会出现重边。

最后一行有两个整数 S (1<=S<=N), T (1<=T<=N)，分别表示起点和终点。

★数据输出

输出一行为从S到T的最短路条数，如果S根本就走不到T就输出-1

1
#include <iostream>
2
#include <vector>
3
#include <queue>
4
#include <algorithm>
5
#include <cstring>
6
using namespace std;
7

8
typedef long long ll;
9
const int MAXN = 1005;
10
const int INF = 0x3f3f3f3f;
11

12
int N, M, S, T;
13
vector<pair<int, int>> graph[MAXN];
14
int dist[MAXN];
15
bool visited[MAXN];
16
vector<int> dag[MAXN];
17

18
void dijkstra(int start) {
19
    memset(dist, 0x3f, sizeof(dist));
20
    memset(visited, false, sizeof(visited));
21
    dist[start] = 0;
22
    priority_queue<pair<int, int>, vector<pair<int, int>>, greater<pair<int, int>>> pq;
23
    pq.push({0, start});
24

25
    while (!pq.empty()) {
26
        int d = pq.top().first;
27
        int u = pq.top().second;
28
        pq.pop();
29

30
        if (visited[u]) continue;
31
        visited[u] = true;
32

33
        for (auto &e : graph[u]) {
34
            int v = e.first;
35
            int w = e.second;
36
            if (dist[v] > d + w) {
37
                dist[v] = d + w;
38
                pq.push({dist[v], v});
39
            }
40
        }
41
    }
42
}
43

44
int main() {
45
    cin >> N >> M;
46
    for (int i = 0; i < M; i++) {
47
        int u, v, len;
48
        cin >> u >> v >> len;
49
        graph[u].push_back({v, len});
50
        graph[v].push_back({u, len});
51
    }
52
    cin >> S >> T;
53

54
    // 计算从T到所有点的最短距离
55
    dijkstra(T);
56

57
    if (dist[S] == INF) {
58
        cout << -1 << endl;
59
        return 0;
60
    }
61

62
    // 构建DAG：只包含从距离大的点指向距离小的点的边
63
    for (int u = 1; u <= N; u++) {
64
        for (auto &e : graph[u]) {
65
            int v = e.first;
66
            // 只添加满足条件的边：dist[u] > dist[v]
67
            if (dist[u] > dist[v]) {
68
                dag[u].push_back(v);
69
            }
70
        }
71
    }
72

73
    // 按到T的距离升序排序所有顶点（距离小的先处理）
74
    vector<int> nodes;
75
    for (int i = 1; i <= N; i++) {
76
        if (dist[i] < INF) {
77
            nodes.push_back(i);
78
        }
79
    }
80
    sort(nodes.begin(), nodes.end(), [](int a, int b) {
81
        return dist[a] < dist[b];
82
    });
83

84
    // 动态规划计算路径条数
85
    vector<ll> dp(N + 1, 0);
86
    dp[T] = 1;
87

88
    for (int v : nodes) {
89
        if (v == T) continue;
90
        for (int u : dag[v]) {
91
            dp[v] += dp[u];
92
        }
93
    }
94

95
    // 输出路径条数
96
    cout << dp[S] << endl;
97

98
    return 0;
99
}

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最小生成树#

★问题描述

给定平面上的n个点，添加一些边使得任何两个点之间都能相互到达，求添加的边的长度总和最小为多少

★数据输入

第一行一个正整数n(1<=n<=5000)，表示序列有n个点，接下来有n行，每行两个整数xi和yi，（-1000000≤xi,yi≤1000000），表示n个点的坐标

★数据输出

添加的边的长度总和的最小值，四舍五入保留两位小数

1
#include <iostream>
2
#include <cmath>
3
#include <cstring>
4
using namespace std;
5

6
const int N = 5005;
7
double x[N], y[N]; // 坐标
8
double dist[N]; // 边长
9
bool vis[N]; // 树
10

11
int main() {
12
    int n;
13
    cin >> n;
14
    for (int i = 1; i <= n; i++)
15
        cin >> x[i] >> y[i];
16

17
    for (int i = 1; i <= n; i++)
18
        dist[i] = 1e18;
19

20
    dist[1] = 0;        // 从第 1 个点开始做 Prim
21
    double ans = 0;
22

23
    for (int i = 1; i <= n; i++) {
24
        int u = -1;
25

26
        // 找当前未加入 MST 的最近点
27
        for (int j = 1; j <= n; j++) {
28
            if (!vis[j] && (u == -1 || dist[j] < dist[u]))
29
                u = j;
30
        }
31

32
        vis[u] = true;
33
        ans += dist[u];
34

35
        // 用 u 更新其他点的最小连边
36
        for (int v = 1; v <= n; v++) {
37
            if (!vis[v]) {
38
                double dx = x[u] - x[v];
39
                double dy = y[u] - y[v];
40
                double d = sqrt(dx*dx + dy*dy);
41
                if (d < dist[v]) dist[v] = d;
42
            }
43
        }
44
    }
45

46
    printf("%.2f\n", ans);
47
    return 0;
48
}

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理论部分#

破防了！弃坑！

2025福州大学习概期末复习

Tue, 02 Dec 2025 20:57:06 GMT

试卷结构：

单选题 20 * 1
多选题 10 * 2
简答题 4 * 5
材料分析题 20
论述题 20

单选题和多选题有题库；简答题有题纲；材料题关注教材第十一章（民生）；论述题关注二十届四中全会公报

简答题部分#

一题就 5 分，不用多答

第一章#

简述当前我国主要矛盾人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾
如何理解“四个全面”战略布局新内涵 “全面建成小康社会、全面深化改革、全面依法治国、全面从严治党”。全面建成小康社会后，又发展出“全面建设社会主义现代化国家”
中国共产党的初心使命是什么为中国人民谋幸福，为中华民族谋复兴

第二章#

什么是中国梦实现中华民族伟大复兴
如何理解中国式现代化是人口规模巨大的现代化我国全体人民整体迈入现代化，规模超过现有发达国家人口的总和，将极大地改变现代化的世界版图
如何理解中国式现代化是全体人民共同富裕的现代化中国式现代化坚持以人民为中心，突出现代化方向的人民性，在高质量发展中不断增进人民福祉，扎实推动全体人民共同富裕
如何理解中国式现代化是物质文明和精神文明相协调的现代化物质贫困不是社会主义，精神贫乏也不是社会主义。物质富足、精神富有是社会主义现代化的根本要求
如何理解中国式现代化是人与自然和谐共生的现代化中国式现代化坚持绿色发展，统筹推进经济社会发展和环境保护，确保可持续发展
如何理解中国式现代化是走和平发展道路的现代化中国式现代化坚持独立自主、自力更生，依靠全体人民的辛勤劳动和创新创造发展壮大自己

第三章#

简述“两个拥护”的内涵坚决维护习近平总书记党中央的核心、全党的核心地位，坚决维护党中央权威和集中统一领导
如何理解中国共产党在国家政治生活中的领导核心地位在当今中国，没有大于中国共产党的政治力量或其他什么力量。党政军民学，东西南北中，党是领导一切的，是最高的政治领导力量。
如何理解民主集中制基本原则中第一条的内涵党员个人服从党的组织，少数服从多数，下级组织服从上级组织，全党各个组织和全体党员服从党的全国代表大会和中央委员会
简述“四个意识”的内涵政治意识、大局意识、核心意识、看齐意识

第四章#

如何理解“人民是历史的创造者，是真正的英雄” 人民群众是社会物质财富、精神财富的创造者和社会变革的决定性力量
如何理解“人民立场” 政治立场是一个政党观察、认识、处理政治问题的立足点，反映了这个政党的世界观、方法论和执政理念，体现了这个党的根本属性。人民立场是中国共产党的根本政治立场，是我们党区别于其他政党的显著标志
如何依靠人民创造历史伟业尊重人民的主体地位，尊重群众的首创精神

第五章#

简述全面深化改革的总目标完善和发展中国特色社会主义制度，推进国家治理体系和治理能力现代化
简述国家治理体系的内涵国家治理体系是在党领导下管理国家的制度体系，包括经济、政治、文化、社会、生态文明和党的建设等各领域体制机制、法律法规安排，也就是一整套紧密相连、相互协调的国家制度
简述国家治理能力的内涵国家治理能力是运用国家制度管理社会各方面事务的能力，包括改革发展稳定、内政外交国防、治党治国治军等各个方面

第六章#

简述新发展理念的内容创新、协调、绿色、开放、共享的发展方式
简述社会主义基本经济制度的新概括公有制为主体、多种所有制经济共同发展；按劳分配为主体、多种分配方式并存；社会主义市场经济体制
简述公有制经济的组成国有经济、集体经济和混合所有制经济中的国有成分与集体成分
简述非公有制经济的组成个体经济、私营经济、港澳台投资、外商投资（外资经济）和混合所有制经济中的非国有成分与非集体成分
简述两个“毫不动摇”的内容毫不动摇地巩固和发展公有制经济，毫不动摇地鼓励、支持和引导非公有制经济发展
简述新发展格局的内涵以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的经济发展模式

第八章#

简要回答“全过程人民民主”的内涵全过程人民民主实现了过程民主和成果民主、程序民主和实质民主、直接民主和间接民主、人民民主和国家意志相统一，是全链条、全方位、全覆盖的民主，是最广泛、最真实、最管用的社会主义民主。
坚持走中国特色社会主义政治发展道路的三个支点是什么党的领导、人民当家作主、依法治国有机统一
简述人民当家作主的制度保障人民代表大会制度（根本）；中国共产党领导的多党合作和政治协商制度、民族区域自治制度、基层群众自治制度（基本、重要）

第十章#

如何理解文化自信文化自信是更基础、更广泛、更深层的自信，是一个国家、一个民族发展过程中最基本、最深沉、最持久的力量
简述“两个结合”的内容把马克思主义基本原理同中国具体实际相结合、同中华优秀传统文化相结合
什么是中华优秀传统文化的创造性转化和创新性发展创造性转化，就是要按照时代特点和要求，对那些至今仍有借鉴价值的内涵和陈旧的表现形式加以改造，赋予其新的时代内涵和现代表达形式，激活其生命力。创新性发展，就是要按照时代的新进步新进展，对中华优秀传统文化的内涵加以补充、拓展、完善，增强其影响力和感召力。
简述文化发展“二为”方向的内容为人民服务，为社会主义服务
简述“双百”方针的内容百花齐放，百家争鸣
简述“文化软实力”的内涵文化软实力集中体现了一个国家基于文化而具有的凝聚力和生命力，以及由此产生的吸引力和影响力。

第十一章#

简述“民生”的内涵民生是老百姓最关心的问题，涉及分配、就业、教育、医疗、住房、社会保障等方面。随着经济社会的发展进步，人民生活品质的不断提高，民生内涵也在不断丰富
简述社会保障体系的内涵社会保障体系是由国家立法规定并以国家作为给付义务主体，为保障社会成员的基本生活和福利、对生活困难社会成员给予物质或服务帮助的各项措施的统称，主要涉及社会保险、社会救助、社会福利、社会优抚等方面。
如何理解社会治理体系中的“共建”原则共建是共同参与社会建设，要求突出制度和体系建设的基础性、战略性地位，是社会治理的基础
如何理解社会治理体系中的“共治”原则共治是共同参与社会治理，要求树立大社会观、大治理观，打造全民参与的开放治理体系，是社会治理的关键
如何理解社会治理体系中的“共享”原则共享是共同享有社会治理成果，要求社会治理的成效更多更惠及全体人民，是社会治理的目标

第十二章#

简述“两山理论”的内容一是既要绿水青山，也要金山银山；二是宁要绿水青山，不要金山银山；三是绿水青山就是金山银山
简述“双碳”目标的内容 2030 年前实现碳达峰，2060 年前实现碳中和
简述“人与自然生命共同体”的内涵生态是统一的自然系统，是相互依存、紧密联系的有机链条。人的命脉在田，田的命脉在水，水的命脉在山，山的命脉在土，土的命脉在林和草，这个生命共同体是人类生存发展的物质基础
如何理解全球生态治理过程中的中国角色中国致力于推动共建地球生命共同体，积极参与全球环境治理，是全球生态文明建设的重要参与者、贡献者、引领者

第十三章#

简述国家安全的内涵国家安全是指国家政权、主权、统一和领土完整、人民福祉、经济社会可持续发展和国家其他重大利益相对处于没有危险和不受内外威胁的状态，以及保障持续安全状态的能力
如何理解政治安全政治安全涉及国家主权、政权、制度和意识形态的稳固，是一个国家最根本的需求，是国家赖以生存和发展的基础条件
如何理解“统筹发展与安全” 发展是安全的基础和目的，安全是发展的条件和保障，要坚持发展和安全并重
列举 5 个中国国家安全重点领域国土安全、经济安全、社会安全、网络安全、生物安全、公共卫生安全、外部安全等

第十六章#

简述“推动构建新型国际关系”的内涵推动构建新型国际关系，就是要秉持相互尊重、公平正义、合作共赢原则，走出一条对话而不对抗、结伴而不结盟的国与国外交新路。
什么是中国外交的神圣使命维护国家主权、安全和发展利益
简述一带一路倡议的内涵共建“一带一路”是对中国与世界实现开放共赢路径的顶层设计，是推动构建人类命运共同体的实践平台。
简述“外交为民”的内涵中国外交始终坚守外交为民的宗旨，把为民服务、为民解忧作为重要职责，把人民的满意度作为重要标尺，坚持把中国人民的利益和全人类共同利益联系在一起，促进各国人民相互了解、相互支持、相互帮助
简述“建设五个世界”总目标内容坚持对话协商，建设一个持久和平的世界；坚持共建共享，建设一个普遍安全的世界；坚持合作共赢，建设一个共同繁荣的世界；坚持交流互鉴，建设一个开放包容的世界；坚持绿色低碳，建设一个清洁美丽的世界。

B3 卷考后回忆版#

客观题部分#

难度不会太大，建议找个同伴齐头复习，随时提问。有些题目的答案甚至会在其他题目的题干中有所呈现。

简答题部分#

简述“四个全面”战略布局新的时代内涵
如何理解“人民立场”
简述国家治理能力的内涵
如何理解“统筹发展与安全”

材料题部分#

材料

为人民而生，因人民而兴，始终同人民在一起，为人民利益而奋斗，是我们党立党兴党强党的根本出发点和落脚点。习近平总书记指出：“中国共产党始终代表最广大人民根本利益，与人民休戚与共、生死相依，没有任何自己特殊的利益，从来不代表任何利益集团、任何权势团体、任何特权阶层的利益。”100 年来，为了人民幸福和民族复兴，我们党团结带领中国人民，以“为有牺牲多壮志，敢教日月换新天”的大无畏气概，书写了中华民族几千年历史上最恢宏的史诗，创造了新民主主义革命的伟大成就，创造了社会主义革命和建设的伟大成就，创造了改革开放和社会主义现代化建设的伟大成就，创造了新时代中国特色社会主义的伟大成就。特别是党的十八大以来，中国特色社会主义进入新时代，我们党团结带领中国人民，自信自强、守正创新，统揽伟大斗争、伟大工程、伟大事业、伟大梦想，党和国家事业取得历史性成就、发生历史性变革，中华民族迎来了从站起来、富起来到强起来的伟大飞跃，实现中华民族伟大复兴进入了不可逆转的历史进程！ ——人民日报《人民对美好生活的向往就是我们的奋斗目标》

结合材料内容和所学知识，谈谈为什么让人民生活幸福是“国之大者”。

论述题部分#

阅读（实际上并没给任何材料）二十届四中全会公报内容，结合所学知识和党的创新理论，谈谈如何推动高质量发展。

Frida 入门

Mon, 01 Dec 2025 17:19:41 GMT

Frida 是一个知名的 Hook 框架接下来我们主要以 Android Hook 为主题进行讲解

环境配置#

分别在 PC 和目标 Android 上配置 Frida：

Terminal window

1
# 我使用 UV 管理 Python，因此没有一个全局的 Python
2
# uv venv --seed --clear venv
3
# venv\Scripts\activate
4

5
pip install frida frida-tools

记住 Frida 版本：

Terminal window

1
$ pip show frida
2

3
Name: frida
4
Version: 17.5.1

在 ADB shell 中查看 Android 设备架构：

Terminal window

1
$ uname -m
2

3
aarch64

Note

一般来讲，模拟器采用 x86-64，真机采用 arm64（即此处的 aarch64）

在 Releases · frida/frida 下载对应版本的 Frida-server，例如此处应下 frida-server-17.5.1-android-arm64.xz。

解压得到的文件传输到 Android 上：

Terminal window

1
adb push frida-server-17.5.1-android-arm64 /data/local/tmp/

在 Android 上启动服务端：

Terminal window

1
adb shell
2
su # 需要在 Root 下运行，否则 SELinux 会报错
3
cd /data/local/tmp
4
chmod +x ./frida-server-17.5.1-android-arm64 # 赋予执行权限
5
./frida-server-17.5.1-android-arm64
6
 # 无报错即服务端正常运行

现在就可以用 Frida 了 😊

Frida 调试基础#

Android 每个 APP 都运行在自己独立的虚拟机和沙盒中，如果每个 APP 的运行时环境都不共享，那么资源消耗是很恐怖的。而 Android 提供了 Zygote 进程，所有 APP 都是由 Zygote fork 出来的：

Terminal window

1
init
2
└── Zygote（已预加载所有 Framework 类）
3
    ├── system_server
4
    ├── com.tencent.mm
5
    └── com.example.yourapp  ← 你要分析的 APP

Zygote 的作用是：提前把 Android Framework 所有的类加载好，每次 fork 新进程时直接继承，不用重新初始化。这样做可以实现极速启动和节省内存.

两种模式：Spawn（生成）和 Attach（附加）。Spawn 模式是从头启动应用并调试，Attach 模式是在应用运行时才开始调试。Spawn 模式下，Frida 利用 Zygote 控制进程创建，可以在业务代码运行前完成 Hook；Attach 模式下，APP 的 Application.onCreate 等初始化逻辑已经执行完，注入太晚。因此对抗加固的场景大多用 Spawn 模式。

但 Spawn 模式也可以被某些 APP 检测到。

Spawn 模式：

Terminal window

1
frida -U -f <TARGET> -l <SCRIPT>

TARGET：APP 包名或可执行文件名
SCRIPT：用于调试的 Python, JS 或 TS 脚本。自己写或者用已有的。如果不附带脚本，则进入交互式调试。

TARGET 需要的包名可以通过 frida-ps -Ua（运行中的应用）/frida-ps -Uai（安装的应用）得到。

Spawn 方式启动后，会立刻暂停运行。需要继续运行，需要手动输入：%resume

旧版本有一个 --no-pause 会自动运行，但新版本已不支持。

Attach 模式：

Terminal window

1
frida -U -N TARGET -l SCRIPT

如何处理 I/O error

解决方法：Root + 设置 setenforce 0 + Reboot

“Failed to enumerate processes: unable to perform ptrace pokedata: I/O error” on rooted Android (SELinux Enforcing)

frida-ps -U Failed to enumerate processes: unable to perform ptrace pokedata: I/O error

怎么写好一个调试脚本#

脚本主要有三类内容：

Interceptor（拦截器）：实现 Hook 函数、打印参数等调试操作。每次匹配到（对应函数），都会触发执行代码。
ApiResolver（解析器）：模糊查找相关函数。只有第一次（解析时）匹配到，才会执行。
Stalker（跟踪器）：跟踪代码的实际运行的过程。期间可以打印和查看对应的值，便于实现调试真正代码运行的逻辑。

对于 JS 脚本，一个简单的 CTF 示例如下：

1
// 所有 Java API 调用必须在 Java.perform() 回调中执行
2
Java.perform(function () {
3
  // 获取目标类的引用
4
  var Vault = Java.use("com.heroctf.freeda1.utils.Vault");
5

6
  // 尝试调用目标方法并处理异常。延迟 1000ms 执行以减少 bug
7
  setTimeout(function () {
8
    try {
9
      var flag = Vault.get_flag();
10
      console.log("[SUCCESS] Flag: " + flag);
11
    } catch (e) {
12
      console.log("[ERROR] " + e);
13
    }
14
  }, 1000);
15
});

这个的脚本的目的是直接获取 Vault 类下的 get_flag() 方法的输出，得到 flag。

一些常用方法：

API名称	描述
`Java.use(className)`	获取指定的 Java 类并使其在 JavaScript 代码中可用。
`Java.perform(callback)`	确保回调函数在 Java 的主线程上执行。
`Java.choose(className, callbacks)`	枚举指定类的所有实例。
`Java.cast(obj, cls)`	将一个 Java 对象转换成另一个 Java 类的实例。
`Java.enumerateLoadedClasses(callbacks)`	枚举进程中已经加载的所有 Java 类。
`Java.enumerateClassLoaders(callbacks)`	枚举进程中存在的所有 Java 类加载器。
`Java.enumerateMethods(targetClassMethod)`	枚举指定类的所有方法。

绕过检测#

要用 Frida-server 调试的前提就是 Root，但显然大部分应用都不希望自己被 Frida 或者 Root 调戏，因此会做 Root 检测，一检测到特征就停止程序运行。

但是，代码总是有执行顺序的，只要我在检测前就把特征检测方法给 Hook 掉，你不就检查不出来了吗？另一种就是“打入内部”，将 Frida-gadget 植入程序，可以实现免 Root 的 Hook。

1
package com.heroctf.freeda2.utils;
2

3
import android.content.Context;
4
import com.scottyab.rootbeer.RootBeer;
5

6
/* compiled from: r8-map-id-baa4c77f810b701c3077d4ce68a3d5b79ee91034c03e266e8ba1aed7e464c1a1 */
7
/* loaded from: classes.dex */
8
public final class Security {
9
    private Security() {
10
    }
11

12
    public static boolean detectRoot(Context context) {
13
        return new RootBeer(context).isRooted();
14
    }
15
}

1
Java.perform(function () {
2
  console.log("[+] Bypassing root detection...");
3

4
  // 绕过 RootBeer
5
  var RootBeer = Java.use("com.scottyab.rootbeer.RootBeer");
6
  RootBeer.isRooted.implementation = function () {
7
    console.log("[+] RootBeer.isRooted() bypassed");
8
    return false;
9
  };
10

11
  // 绕过 Vault 构造函数检测
12
  var Vault = Java.use("com.heroctf.freeda2.utils.Vault");
13
  Vault.$init.implementation = function () {
14
    console.log("[+] Vault constructor bypassed");
15
    // Don't call original constructor
16
  };
17

18
  setTimeout(function () {
19
    try {
20
      var flag = Vault.get_flag();
21
      console.log("[SUCCESS] Flag: " + flag);
22
    } catch (e) {
23
      console.log("[ERROR] " + e);
24
    }
25
  }, 1000);
26
});

展开收起

RootBeer 是一个简单的 Root 权限检查库。作者也在 README 中坦陈 RootBeer 可以被绕过（查看 Bypassing Android’s RootBeer Library — Part 1）

本题仅使用 RootBeer 的综合检测方法 isRooted() 来检测 Root，这倒是为我们省去了不少麻烦，因为我们只需要 Hook isRooted() 就行了。

Native Hook#

与 Java 层不同，Native 层的函数是分散在 so 文件中的。在 Hook 前，Frida 需要找到目标函数，因为 so 是动态加载的。

记一场贴吧交流

Sat, 22 Nov 2025 01:19:15 GMT

这几天在 FZU 贴吧里参加一场“讨论”（你福里面的伪人还是有点东西的）。正好最近还刷到了一个讲“诡辩”的视频，正巧没地方应用，这下机会来了。

思来想去，也搬史过来给各位读者瞧瞧，看看哪方有理。毕竟观众也是辩论的重要一环 ^-^

Note

我使用 ChatGPT 进行逻辑辅助，即先检查我的回答中逻辑是否足以反驳对方的观点；具体表达基本由我自己查阅资料后写出。我与 ChatGPT 的交流，详见支持哪方观点分析

Question

你能找出这里哪些地方运用了诡辩吗？

以下是帖子里的交流内容，为了节省篇幅，仅节选我和 TA 的交流。TA 的交流以灰色注释形式给出。

[!background] 有人在学校表白墙上发了一篇声讨不规范骑电动车的文章，评论区内抱怨违法的和讽刺守法的开始争吵

我是认为如果你能保持每时每刻全部遵守交规你才能站在制高点上指指点点，五十步笑百步的就别在这显摆优越感了

建议您先搜一下“诉诸人身”再重新审视一下自己的观点。“……毕竟，大家都是半斤八两，你王美丽不过是五十步笑百步罢了，也好不到哪里去。张小帅最后的这种想法，也是一种诉诸人身的谬误，其拉丁名字叫Tu quoque，意思是‘你也一样’。它又叫诉诸伪善谬误。”

比烂不可取。极端一点，我是否可以认为，基于你的说法，连交警都可能无法依法规劝违规行为，因为你无法保证 TA 曾经是否也违反过交规？

交警的依规处理国家赋予的权利，你一个普通公民有执法权？

我有说“执法”吗？我说的是依法“规劝”：“公民以规劝维护公共安全，如劝阻公交车纠纷时体现的正当性受到司法保护” 当然，交警的执法权利有法律保护，这是事实。但是，其他人就不能“规劝”他人守法吗？

“对违反道路交通安全的行为，任何人都有权劝阻和控告”——《福建省道路交通管理实施办法》（1991年） “任何单位和个人都……有权劝阻、举报道路交通安全违法行为，报告道路交通安全隐患”——《山东省实施道路交通安全责任制规定》/浙江省实施《中华人民共和国道路交通安全法》办法

这件事属于规劝吗？在网上骂，输出情绪，真规劝当场啊
说白了，法律上你要不当场和他吵，在网上说没屁用，道德上，你自己都在违法，有什么立场，己所不欲勿施于人，真正解决问题，也没有，都在输出情绪

首先，“规劝”不限于线下，否则各类安全公众号所发布的内容都是无用功——毕竟线上劝没用，一定要现实中“不撞南墙不回头”；其次，我一再强调，“违规过”不代表不能“批评”；再者，不能立刻解决问题不等于没价值，不说才是真正永远解决不了问题。最后，互联网确实是情绪化的。

“社交平台成为公众抒发个人意见、释放情绪，缓解生活压力的主要渠道”。按你的说法，我也可以认为，除非你没有过在互联网上“输出情绪”的时候，否则你也没有权利去阻止别人“情绪输出”；你的回复同样没有解决问题，甚至可能扩大化了问题。那么，我的建议是：把嘴巴闭一闭

第一，在原贴发言的没有规劝意味，只是骂，我不认为有帮助，公众号是在温和劝导，方式不对，效果不同，这样只会骂战，无意义，第二，违规过可以批评，前提是你改了，问题是所有在这边骂的人，在对自己的时候就开始双标，他在这边骂，下次自己开车一样违反，一样不带头盔，他有什么资格骂他人，事实上他自己和你都清楚这是不可避免的，但还在骂，只不过是在网上看不到你们自己的丑态，可以对一个虚拟形象施暴，展现自己的道德优越，第三，我不是在阻止情绪输出，我在反对过度理想化的非黑即白，我在请求在网络环境进行有意义的可实施性方案的探讨，而不是对立，双方输出情绪，让问题回归问题

1.情绪输出中也有TA的观点表达；温和劝导也未必能引导有效讨论 2.你无从知道对方是否“改过” 3.擅自将网络后的每个人都认为“可能犯过法”，是否也是一种“非黑即白”？

你23点罔顾现实

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