Это исходники компилятора Basic, написанные на том же самом Basic.

Необходимость в переработке и дополнении предыдущего издания книги вызвана в первую очередь выходом в свет долгожданного для программистов всего мира единого международного стандарта по C++. Теперь можно быть уверенным, что уже в ближайшем будущем программы на C++ будут выглядеть и функционировать одинаково, независимо от того, в какой среде программирования и для какого компилятора они написаны. В книге сохранен весь материал двух предыдущих изданий, а также добавлено несколько новых глав и множество новых разделов.
Эта книга - наиболее удобное руководство для самостоятельного изучения C++ в соответствии с требованиями нового тандарта и рассчитана на читателей, уже владеющих языком программирования C. Методика подачи материала предполагает строго последовательное изучение глав, содержащих множество примеров программ, а также упражнений для проверки и повторения пройденного материала.

ScriptC интерпретатор небольшого скриптового Си-подбного языка. ScriptC легко встраивается в приложения. Оптимизирован под инженерные и научные приложения, библиотека может быть использована как при разработке своих приложений так и приложениях позволяющие встраивание ActiveX компонентов ( Exel, Matlab и др).Язык имееет простой синтаксис, включающий в себя циклы, условные выражения, объявление функций, операторы форматированного вывода результатов расчетов, вывод информации об синтаксических ошибках. Язык обладает высокой скоростью исполнения интерпретированного кода, что позволяет его использовать в больших наукоемких расчетах не прибегая компиляторам традиционных языков программирования.

Очень часто под рукой не оказывается ни отладчика, ни дизассемблера, ни даже компилятора, чтобы набросать хотя бы примитивный трассировщик. Разумеется, что говорить о взломе современных защитных механизмов в таких условиях просто смешно, но что делать если жизнь заставляет?

Книга посвящена основам программирования на ассемблере в системах Windows и Dos. Знание ассемблера необходимо профессиональному программисту для понимания работы операционной системы и компилятора. Ассемблер позволяет написать программу(или ее часть) так, что она будет быстро выполняться при этом занимать мало места. Это любимый язык хакеров; его знание позволяет менять по своему усмотрению программы, имея только исполняемый файл без исходных текстов. В основу изложения положены короткие примеры на ассемблере MASM фирмы Microsoft, вводящие читателя в круг основных идей языка, знание которых позволяет не только писать простые программы, но и самостоятельно двигаться дальше.
Книга рассчитана на школьников средних и старших классов, а также на всех итересующихся програмированием вообще и ассемблером в часности.

В данной статье рассмотрены принципы, помогающие компилятору Delphi генерировать более оптимальный с точки зрения скорости код. Если Вы не хотите вникать в подробности, в конце статьи есть «свод правил», которые рекомендуется соблюдать при написании программ.

Компилятор Delphi относится к разряду оптимизирующих. Но насколько качественно проводится оптимизация? Как «помочь» компилятору создать более быстрый код? Давайте разберемся с этим на экспериментах.

Оптимизация константных выражений

Пример 1:

Код

const
z = 15616;
...
var
a,b: integer;
...
a := $abcd6123;
b := z+a;
....

С точки зрения оптимизации код можно упростить еще на этапе компиляции до

Код

b:=15616+$abcd6123;

или того проще:

b:=$ABCD9E23;

Но написанный выше листинг преобразуется в

Код

mov eax, $abcd6123
lea ebx, [eax + $00003D00]

С одной стороны компилятор не «сообразил», что значение переменной «a» можно преобразовать в константу и сложить с другой константой (которая, заметим, подставлена именно как константа) на этапе компиляции, с другой стороны был применен весьма хитрый трюк с LEA (об этом ниже). Тем не менее, код

Код

mov ebx, $ABCD9E23

в любом случае быстрее и короче.

Пример 2:

Код

...
b:=random(maxint); // b – заведомо не константа !
a:=$abcd6123;
if b>a then b:=a;
...

Скомпилированный код будет выглядеть

Код

mov eax, $7fffffff // MaxInt
call @RandInt
mov ebx,eax
mov eax, $abcd6123
cmp eax, ebx
jnl +$02
...

А ведь значение, присвоенной переменной «а» являлось константой и наш пример можно было бы переписать как:

Код

b:=random(maxint);
a:=$abcd6123;
if b>$abcd6123 then b:= $abcd6123;

Пример 3:

Код

...
a:=$abcd6123;
b:=$abc34233;
c:=b-a;
...

После компиляции получаем:

Код

mov eax, $abcd6123
mov ebx, $abc34233
mov ebx, edx
sub ebx, eax

Т.е. компилятор преобразовал код так, как он был написан, а ведь можно было бы просто записать:

Код

mov ebx, $fff5e110
т.е. c:= $fff5e110;

Оптимизация алгебраических выражений

Пример 4:

Код

...
var
a,b,c,d: integer;
p: pointer;
begin
p:=nil;
a:=0;
...
{далее по коду эти присвоения не используются}

После компиляции эти переменные будут удалены, причем с предупреждением

Код

Value assigned to ... never used

Пример 5:

Код

...
a:=0;
b:=a;
showmessage(inttostr(b));
...

Код скомпилируется как есть! Таким образом мы обманули компилятор псевдо использованием переменных. Delphi не исправляет нашей «кривости», поэтому эта задача ложится исключительно на плечи программиста.

Пример 6:

Код

...
b:=random(maxint);
a:=b;
func(a,b);
a:=a+1;
func(a,b);
...

Данный код можно оптимизировать до

Код

...
b:=random(maxint);
func(b,b);
a:=b+1;
func(a,b);
...

И этого Delphi за нас не сделает.

Пример 7:

Код

...
c:=a div b;
c:=a*b;
...

В данном примере первую строчку можно безболезненно удалить, что Delphi делать умеет.

Пример 8:

Код

if ((a*b)<$3d00) and (a*b)>0)) then ...

В данном случае можно избавится от одной операции умножения, присвоив значение выражения a*b временной переменной. Анализ ассемблерного листинга показывает, что компилятор именно так и поступает. Тем не менее, поменяв второе подвыражение на ((b*a)>0), компилятор принимает выражения за разные и генерирует умножение для обоих случаев, не смотря на то, что результат одинаков.

Оптимизация арифметических операций

Сложение и вычитание

Применение инструкции LEA вместо ADD позволяет производить сумму 3х операндов (двух переменных и одной константы) за один такт. Трюк заключается в том представление ближних указателей эквивалентно их фактическому значению, поэтому результат, возвращенный LEA равен сумме ее операндов. При возможности Delphi производит такую замену.

Деление

Операция деления требует гораздо больше тактов процессора, нежели умножение, поэтому замена деления на умножение может значительно ускорить работу. Существуют формулы, позволяющие выполнять такое преобразование. Тем не менее, Delphi не использует такую оптимизацию. Деление на степень двойки можно заменять сдвигом вправо на n бит, но даже в этом случае получаем следующий код:

Код

mov esi,edi
sar esi,1
jns +$03
adc esi, $00

Здесь учитывается особенность самой операции div – округление в большую сторону. Поэтому, если можно пренебрегать округлением, используйте c:=a shr 1 вместо с:=a div 2.

Умножение

Умножение на степень двойки можно заменять сдвигами битов. Delphi заменяет умножение сдвигами при умножении на 4,8,16 итд. При умножении на 2 производится суммированием переменной с собой.

Умножать на 3,5,6,7,8,10 и т. д. можно и без операции умножения – расписав выражение по формуле (a shl n)+a, где n – показатель степени двойки. Например, при умножении на 3 n=1. Delphi при возможности прибегает к этому трюку. Заметим, операнд LEA умеет умножать регистр на 2,4,8, что также при возможности используется компилятором. Например, умножение на 3 преобразуется в инструкцию

Код

lea esi, [ebx + ebx*2]

Оптимизация case of

Анализ скомпилированного кода показывает, что Delphi проводит утрамбовку дерева. Т.е. значения case сортируются и выбор нужного элемента производится при помощи двоичного поиска.

В случае, если элементы case of выстраиваются в арифметической прогрессии, компилятор формирует таблицу переходов. Т.е. создается массив указателей с индексами элементов, поэтому выбор нужно элемента выполняется за одну итерацию независимо от количества элементов.

Оптимизация циклов

Разворачивание циклов – не производится. Разворачивание циклов весьма спорный момент в оптимизации, поэтому принять грамотное решение может только человек. Delphi не производит разворачивания ни больших, ни маленьких циклов.

Слияние циклов – не производится. Если два цикла, следующие друг за другом имеют одинаковые границы итерационной переменной, разумно оба цикла объединить в один.

Вынесение инвариантного кода за пределы цикла – не выносится. Наиболее распространенный недочет – условие цикла записывается как:

Код

for i:=0 to memo1.lines.count – 1 do...

Delphi будет при каждой итерации вызывать метод count, вычитать из результата 1 и потом уже сверять. Настоятельно рекомендуется переписывать подобный код как

Код

lin := .lines.count – 1;
for i:=0 to lin do...

Весь код VCL написан с нарушением этого правила. Очевидно, что проще подобного рода оптимизацию встроить в компилятор, нежели переписывать VCL :)

Замена циклов с предусловием на циклы с постусловием – производится. Циклы с постусловием имеют главное преимущество над другими видами циклов (с предусловием и с условием в середине) – они содержат всего одно ветвление. Delphi производит такую замену.

Замена инкремента на декремент – не производится. Более того, даже декрементный цикл компилируется в неоптимальный код, т.к. не используется флаг ZF. Вместо этого происходит сравнивание значения регистра с 0.

Удаление ветвлений – не производится.

Вывод:

1. Не используйте переменные для временного хранения констант или обязательно объявляйте «магические» числа как const, либо подставляйте в код непосредственные значения

2. Неиспользуемыми объявлениями и присвоениями можно безболезненно пренебрегать – Delphi умеет их вычищать.

3. Внимательно следите за использованием переменных, в частности лишним присвоениям их значений друг другу. Такого рода оптимизации Delphi делать не умеет.

4. Используйте свернутые математические выражения. (например, (3*a - a) /2 упрощается до a). Delphi не умеет упрощать математические выражения. (Да и что говорить, даже MathCAD не всегда грамотно умеет делать такие преобразования).

5. Не используйте конструкции типа a:=10*sin(45*pi/180); Delphi не вычислит эту константу на этапе компиляции, напротив, будет послушно вызывать sin и pi по ходу выполнения программы! В случае, если угол является переменной, по крайней мере pi можно заменить константой 3,1415...

6. Delphi прекрасно справляется с выражениями, полностью составленных из констант – они вычисляются на этапе компиляции.

7. Внимательно следите за условиями и их границами. Компилятор Delphi не умеет обнаруживать заведомо ложных условий. Также он не умеет удалять заведомо лишние условия. Например, (a>0) and (a<15616) and (a<>0)

8. Если в условии несколько раз проверяется одно и тоже выражение, следите, чтобы оно было выражено во всех конструкциях одинаково. В противном случае скомпилированный код будет не оптимален. Например, if ((a*b)>0) and ((a*b)<1024) then... При перестановке во втором случае b*a смысл выражения не изменится, но код будет иметь уже на одну операцию умножения, а две. Можно временно присвоить проверяемое выражение временной переменной, а затем уже проверять полученное значение.

9. Сообщение «Combining signed and unsigned types – widened both operands» сообщает не только о потенциальной ошибке – также вследствие преобразования мы теряем производительность. Например, z – объявлена как ineteger. условие if z>$abcd6123 then z:= $abcd6123; несмотря на его правильность вызовет данное предупреждение. Сгенерированный код будет, выполнять преобразования величин до 64-х бит, и дальнейшее уже сравнение 64-х битных операндов. Если изменить тип z на cardinal, мы избавимся от предупреждения и получим 3 строки кода, вместо 8 !

10. Delphi умеет оптимизировать сложение, умножение и частично деление. При делении на степень двойки, если не важно округление до большего, рекомендуется пользоваться shr 1 вместо div 2.

11. В case of при возможности используйте элементы, расположенные в арифметической прогрессии. Тем не менее, даже при невыполнении данного условия мы получим качественный код после утрамбовки дерева.

12. Выносите инвариантный код за тело цикла. Наиболее частая ошибка – for i:=1 to length(str) do... Дело в том, что при каждой итерации будет вызываться функция length, что пагубно скажется на производительности. Рекомендуется длину строки заранее присвоить переменной. Также не включайте в тело цикла код, заведомо не зависящий от изменения итерационной переменной.

Сравнивая Delphi с компиляторами Visual C++, WATCOM, Borland C++ (тестирование данных компиляторов приведено в [1]) приходим к выводу, что Delphi по своим оптимизирующим свойствам аналогичен Borland C++ (а кто сомневался? ;) ). Учитывая, что Borland C++ по итогам сравнения оказался последним, делаем несложный вывод. Весьма печален и тот факт, что большинство кода VCL написано с точки зрения «красоты» кода, а не его оптимальности с точки зрения скорости. Например, не соблюдается правило 12.

Вопрос создания непрямоугольных окон часто интересует начинающих программистов и время от времени обсуждается на форумах разработчиков в среде Delphi. А вообще, нужно ли это кому-нибудь? Ответ - да! Это уже было нужно таким известным фирмам, как Symantec (Norton Utilities, Norton CrashGuard), Microsoft (Приложение "

Часы" в Windows NT4 может принимать круглую форму, Deluxe CD Player из MS Plus! 98 имеет вид прямоугольника со скругленными краями). У Borland Jbuilder 2 в окне начальной загрузки стрела крана "выскочила" за пределы прямоугольника. Программы для видеокарт TV Capture фирмы AverMedia имитируют пульт управления. Окно переводчика Magic Goody принимает вид гуся, разгуливающего по экрану.

Список можно продолжить, а вывод такой: окно "хитрой" формы – это "изюминка" оформления Вашей программы, нечто запоминающееся, дополнительный плюс в борьбе за потенциального покупателя. Главное в этом – не переборщить. Вряд ли будет удобно работать с текстовым редактором в треугольном окне. Окна произвольной формы неплохо смотрятся при начальной загрузке (Splash) и, возможно, в качестве окна "О программе … ".

Как это делается? Средствами Delphi – достаточно просто. Приведенные ниже примеры можно также перевести в C++ Builder или Visual C++.

Код

type

TForm1 = class(TForm)

// Данную процедуру будем использовать для задания

// формы окна

procedure FormCreate(Sender: TObject);

protected

// Данную процедуру необходимо переопределить,

// чтобы иметь возможность перемещать окно "мышкой"

// не только за за заголовок, который в данном

// случае отсутствует

procedure WMNCHitTest(var Message: TWMNCHitTest);message WM_NCHITTEST;

private

{ Private declarations }

public

{ Public declarations }

end;

При создании окна непрямоугольной формы используются API функции

CreateEllipticRgn, CreateRectRgn, CreatePolygonRgn, CreateRoundRectRgn, CombineRgn.

Код

procedure TForm1.FormCreate(Sender: TObject);

var

R1, R2: HRgn;

begin

// Создаем линзу (пересечение двух эллипсов)

R1 := CreateElliPticRgn(-150,-300,363,400); // Задаем

// координаты эллипса. Верхняя левая точка формы имеет

// координаты 0,0

R2 := CreateEllipticRgn(363+150,-300,5,400);

CombineRgn(R1,R1,R2,RGN_AND); // Получаем пересечение

// Отрезаем сверху слева

R2:= CreateEllipticRgn(-40,-30,182,20);

CombineRgn(R1,R1,R2,RGN_DIFF); // Вычитаем

// Отрезаем сверху справа

R2:= CreateEllipticRgn(180,-30,363+40,20);

CombineRgn(R1,R1,R2,RGN_DIFF);

// Назначаем полученный регион форме

SetWindowRgn(Handle, R1, True);

end;

Переопределение функции WMNCHitTest позволит перетаскивать окно, захватив его мышкой.

Код

procedure TForm1.WMNCHitTest(var Message: TWMNCHitTest);

begin

inherited;

Message.Result := HTCAPTION;

end;

До сих пор в примерах мы рассматривали регионы с абсолютными значениями линейных величин. Пример непрямоугольного окна, которое масштабирует свою форму в зависимости от его размера. Искодный код, приведенный ниже, создает окно в виде бабочки, причем бабочка исполльзует максимально высоту и ширину исходной формы.

Код

procedure TForm1.FormCreate(Sender: TObject);

var

R1, R2 : HRgn;

P : array [0..2] of TPoint;

X : Word;

begin

// левое верхнее крыло

R1 :=CreateEllipticRgn(Round(-Width*0.4),

0,Round(Width*0.49),Round(Height*1.1));

// правое верхнее крыло

R2 :=CreateEllipticRgn(Round(Width*0.51),

0,Round(Width*1.4),Round(Height*1.1));

CombineRgn(R2,R1,R2,RGN_OR);

// отсекаем лишнее от верхних крыльев,

// остаются линзы на пересечении эллипсов



R1 :=CreateEllipticRgn(0,Round(-Height*0.3),

Width,Round(Height*0.71));

CombineRgn(R1,R1,R2,RGN_AND);



//эллипс - основа нижних крыльев

R2 :=CreateEllipticRgn(Round(Width*0.1),

Round(Height*0.65), Round(Width*0.9), Height);

CombineRgn(R1,R1,R2,RGN_OR);

// вырезаем эллипс - разрез между нижних крыльев

R2 :=CreateEllipticRgn(Round(Width*0.3),

Round(Height*0.7), Round(Width*0.7), Round(Height*1.5));

CombineRgn(R1,R1,R2,RGN_DIFF);



// вертикальный эллипс - туловище бабочки

R2 :=CreateEllipticRgn(Round(Width*0.46),

Round(Height*0.3), Round(Width*0.54),

Round(Height*0.8));

CombineRgn(R1,R1,R2,RGN_OR);



// голова - круг; за основу берем меньшую

// из двух величин - высоты и ширины окна

X := Width;

if Height < X then X := Height;

X := Round(X/18);

R2 :=CreateEllipticRgn(Round(Width*0.5)-X,

Round(Height*0.3)-X, Round(Width*0.5)+X,

Round(Height*0.3)+X);



CombineRgn(R1,R1,R2,RGN_OR);



// левый усик

P[0] := Point(Round(Width*0.5), Round(Height*0.3));

P[1] := Point(Round(Width*0.35), Round(Height*0.01));

P[2] := Point(Round(Width*0.355)+1, 0);

R2 := CreatePolygonRgn(P, 3, WINDING);

CombineRgn(R1,R1,R2,RGN_OR);



// правый усик

P[0] := Point(Round(Width*0.5), Round(Height*0.3));

P[1] := Point(Round(Width*0.655+1), Round(Height*0.01));

P[2] := Point(Round(Width*0.65), 0);

R2 := CreatePolygonRgn(P, 3, WINDING);



CombineRgn(R1,R1,R2,RGN_OR);



// острие на крыле слева снизу

P[0] := Point(Round(Width*0.15), Height);

P[1] := Point(Round(Width*0.2), Round(Height*0.8));

P[2] := Point(Round(Width*0.3), Round(Height*0.9));

R2 := CreatePolygonRgn(P, 3, WINDING);

CombineRgn(R1,R1,R2,RGN_OR);



// острие на крыле справа снизу

P[0] := Point(Round(Width*0.85), Height);

P[1] := Point(Round(Width*0.8), Round(Height*0.8));

P[2] := Point(Round(Width*0.7), Round(Height*0.9));



R2 := CreatePolygonRgn(P, 3, WINDING);

CombineRgn(R1,R1,R2,RGN_OR);



// Назначаем полученный регион форме

SetWindowRgn(Handle, R1, True);

end;

Если грамотно разложить фигуру на элементарные составляющие, то Вам вполне по силам создать окно абсолютно любой формы. Это похоже на детскую игру "конструктор", только Ваши "кубики" намного разнообразнее.

Для завершения проекта необходимо создать фоновую картинку, которая подчеркнет границы нового окна. И обязательно установить свойство формы Scaled = False, иначе фоновая картинка и форма могут "разъехаться" при использовании нестандартных видеорежимов или стилей оформления Windows.



В заключение следует сказать, что существуют готовые компоненты и библиотеки компонент для решения подобных задач, например, CoolForm, TPlasmaForm. Однако при использовании компонент от сторонних производителей могут возникнуть проблемы лицензионности их использования и проблемы перехода на новую версию компилятора. А приведенные в данной статье примеры компилируются без изменений в исходном коде на Borland Delphi 3.0 - 7.0 и, вероятно, будут совместимы с последующими версиями.