Writing portable code regarding the processor architecture/ru: what changed

Revision 0 to 1. Removed lines have a minus sign; added lines have a plus sign.

Title: Writing portable code regarding the processor architecture/ru

New		Line
1	+	Существует ряд проблем, связанных с написанием кода, являющегося независимым от процессорной архитектуры. Одна из них - это порядок следования байтов, другая – разрядность процессора ([[32 bit\|32]] или [[64 bit\|64-битные]] ЦП).
2	+
3	+	## Порядок следования байтов (ПСБ)
4	+
5	+	Порядок следования байтов определяет, как ЦП будет хранить значения, имеющие размер больше одного [[Byte\|байта]]. (т.е. 16/32/64-битные [[Integer\|целые числа]]).
6	+
7	+	Free Pascal поддерживает процессоры с двумя типами следования байтов:
8	+
9	+	1. Порядок следования от младшего к старшему байту: longint(4) кодируется как 04 00 00 00 ([little endian](http://en.wikipedia.org/wiki/Little_endian))
10	+	2. Порядок следования от старшего к младшему байту: longint(4) кодируется как 00 00 00 04 ([big endian](http://en.wikipedia.org/wiki/Big_endian))
11	+
12	+	Примечание:
13	+
14	+	Процессоры со средним(смешаным) порядком байтов, известным также как смешанный порядок байтов, сегодня встречаются редко. Наиболее известным представителем процессоров со смешанным порядком байтов является, устаревший сегодня, [PDP-11](http://ru.wikipedia.org/wiki/PDP-11) производства компании DEC.
15	+
16	+	Каждое семейство процессоров имеет свой порядок байтов, но, как правило, они либо от младшего к старшему, либо от старшего к младшему, в зависимости от архитектуры (ARM, PPC).
17	+
18	+	Самыми известными представителями процессоров с порядком следования байтов от младшего к старшему, являются процессоры семейства x86, используемые в ПК, и его собратья x86-64. Типичными же представителями процессоров с порядком следования байтов от старшего к младшему, являются процессоры семейства PPC (см. примечание выше) и процессоры [m68k](http://ru.wikipedia.org/wiki/68k), использовавшиеся в миникомпьютерах [HP3000](http://en.wikipedia.org/wiki/HP3000), а также в мэйнфреймах, таких, как [IBM 370](http://ru.wikipedia.org/wiki/IBM_370) (серия Z).
19	+
20	+	Поскольку спецификация TCP/IP предполагает, что все заголовки в структуре протокола должны храниться с порядком байтов от старшего к младшему, то данный порядок байтов иногда упоминается как «сетевой порядок следования байтов».
21	+
22	+	Наиболее важен порядок байтов в следующих случаях:
23	+
24	+	1. при обмене данными компьютерами с различными архитектурами ЦП
25	+	2. при доступе к большому количеству данных, например, представленных в виде массива целых чисел или байтов.
26	+
27	+	Пример последнего:
28	+
29	+	``` pascal
30	+	type
31	+	Q = record
32	+	case Boolean of
33	+	True: (i: Integer);
34	+	False: (p: array[1..4] of Byte);
35	+	end;
36	+
37	+	var
38	+	x:^Q;
39	+
40	+	begin
41	+	// Указываем компилятору порядок следования байтов(ПСБ):
42	+	{$IFDEF ENDIAN_LITTLE}
43	+	Writeln('Программа скомпилирована для компьютеров с ПСБ от младшего к старшему (например Intel x86, ARMEL)');
44	+	{$ENDIF}
45	+	{$IFDEF ENDIAN_BIG}
46	+	Writeln('Программа скомпилирована для компьютеров с ПСБ от старшего к младшему (например PowerPC, ARMEB)');
47	+	{$ENDIF}
48	+	New(x);
49	+	x^.i := 5;
50	+	if x^.p[1] = 5 then
51	+	WriteLn(x^.p[1],' На вашей машине ПСБ от младшего к старшему')
52	+	else
53	+	if x^.p[4] = 5 then
54	+	WriteLn(x^.p[1],' На вашей машине ПСБ от старшего к младшему')
55	+	else
56	+	WriteLn(x^.p[1],' ',x^.p[2],' ',x^.p[3],' ',x^.p[4],' Порядок следования байтов не определён');
57	+	WriteLn;
58	+
59	+	{ Сделаем паузу для просмотра результата }
60	+
61	+	Write('Нажмите Enter для выхода из программы ');
62	+	ReadLn;
63	+	end.
64	+	```
65	+
66	+	Данный пример на компьютерах с ПСБ от младшего к старшему выведет число 5 (т.к. число 5 хранится в памяти в виде 05 00 00 00). В то-же время, компьютеры с ПСБ от старшего к младшему (например, PowerMac), выведут 0 (поскольку число 5 хранится в памяти в виде 00 00 00 05).
67	+
68	+	Для определения порядка следования байтов служат директивы компилятора ENDIAN_BIG и ENDIAN_LITTLE (или FPC_LITTLE_ENDIAN и FPC_BIG_ENDIAN, начиная с версии 1.9).
69	+
70	+	### Изменение ПСБ
71	+
72	+	Модуль system имеет ряд процедур для преобразования данных между порядком следования байтов от старшего к младшему и ЦП, на котором выполняется программа ([BEtoN](http://www.freepascal.org/docs-html/rtl/system/beton.html), [NtoBE](http://www.freepascal.org/docs-html/rtl/system/ntobe.html)). Соответствующие процедуры реализованы и для машин с ПСБ от младшего к старшему: [LEtoN](http://www.freepascal.org/docs-html/rtl/system/leton.html), [NtoLE](http://www.freepascal.org/docs-html/rtl/system/ntole.html). Имеются также процедуры для смешанного порядка байтов ([SwapEndian](http://www.freepascal.org/docs-html/rtl/system/swapendian.html)).
73	+
74	+	Некоторые сетевые библиотеки, например, Synapse, имеют собственные реализации конвертации ПСБ между сетью и компьютером.
75	+
76	+	## Согласование
77	+
78	+	Некоторые процессоры могут неправильно выстроить данные в памяти. Это может привести к изменению размера типа данных запись (record), поэтому всегда используйте функцию sizeof для проверки размера записи.
79	+
80	+	## 32 Bit и 64 Bit
81	+
82	+	Для достижения максимальной совместимости со старым кодом, FPC не изменяет размер стандартных типов данных, например, [[Integer\|integer]], [[longint]] или [[Word\|word]] при переходе с 32-разрядного на 64-разрядный ЦП. Выражения вроде `longint(`[[pointer]]`(p))` приведут к ошибке на 64-разрядных процессорах. Для написания переносимого кода в FPC введены типы [[Ptrint\|PtrInt]] и [[Ptruint\|PtrUInt]] в модуле system, представляющие собой знаковые и беззнаковые целочисленные типы данных такого-же размера, как и указатель (Pointer).
83	+
84	+	Имейте в виду, что смена размера типа "pointer" также влияет на размер записей, если Вы определите запись не фиксированного размера, а через процедуры [[new]] или [[getmem]] (\<x\>,[[sizeof]](\<x\>)).
85	+
86	+	Это относится к открытым платформам Unix. В коммерческом мире существуют некоторые исключения, например Tru64 или ILP64.
87	+
88	+	## Согласование вызовов
89	+
90	+	В общем случае, старайтесь не полагаться на собственные знания. Лучше воспользуйтесь следующей таблицей:
91	+
92	+	\| Ключевое слово \| ПСБ \| Стек очищает \| Выравнивание \| Регистры сохранены? \|
93	+	\|----\|----\|----\|----\|----\|
94	+	\| нет \| слева направо \| функция \| по умолчанию \| нет \|
95	+	\| [[register\|Register]] \| слева направо \| функция \| по умолчанию \| нет \|
96	+	\| [[cdecl\|CDecl]] \| справа налево \| вызывающий \| GCC выравнивание \| только GCC регистры \|
97	+	\| [[interrupt\|Interrupt]] \| справа налево \| функция \| по умолчанию \| да \|
98	+	\| [[pascal\|Pascal]] \| слева направо \| функция \| по умолчанию \| нет \|
99	+	\| [[safecall\|SafeCall]] \| справа налево \| функция \| по умолчанию \| только GCC регистры \|
100	+	\| [[stdcall\|StdCall]] \| справа налево \| функция \| GCC выравнивание \| только GCC регистры \|
101	+	\| [[oldfpccall\|OldFPCCall]] \| справа налево \| вызывающий \| по умолчанию \| нет \|
102	+
103	+	Более подробная информация: [\$CALLING](http://www.freepascal.org/docs-html/prog/progsu87.html).
104	+
105	+	Ограничения по размеру параметров для различных архитектур ЦП:
106	+
107	+	\| Архитектура ЦП \| Размер параметров \| Размер локальных переменных \|
108	+	\|----------------\|-------------------\|-----------------------------\|
109	+	\| i386 \| 64 КБ \| нет лимита \|
110	+	\| AMD64/x86-64 \| 64 КБ \| нет лимита \|
111	+	\| Motorola 68000 \| 32 КБ \| 32 КБ \|
112	+	\| Motorola 68020 \| 32 КБ \| нет лимита \|
113	+	\| PPC \| нет лимита \| нет лимита \|
114	+	\| ARM \| нет лимита \| нет лимита \|
115	+	\| SPARC \| нет лимита \| нет лимита \|
116	+
117	+	### Мэйнфреймы
118	+
119	+	Для архитектур IBM 370 и Z - серии смотрите подробности [[ZSeries\|здесь]].
120	+
121	+	### x86
122	+
123	+	В процессорах x86 обычно все параметры передаются через стек. Однако, если функция вызывается в режиме совместимости с Delphi, то первые три параметра или параметры, имеющие один адрес, передаются через регистры EAX, EDX и ECX. Исключением из данного правила может являться процесс разработки ПО для ОС [[Target Darwin\|Darwin]] и [[Portal:Mac\|Mac OS X]].
124	+
125	+	### ARM
126	+
127	+	### PPC
128	+
129	+	Архитектура PowerPC имеет большое количество регистров, что даёт возможность передать все аргументы функции через них за один вызов. Также, есть возможность использовать стек.
130	+
131	+	Процессоры PowerPC используют стандарты AIX или SysV при вызовах функций. Смотрите подробнее [[PPC Calling conventions\|здесь]].
132	+
133	+	### 68K
134	+
135	+	Процессоры 68K поддерживают согласование вызовов CDecl и Pascal. Более подробную информацию смотрите тут: [68K vs. PowerPC](http://physinfo-mac0.ulb.ac.be/divers_html/powerpc_programming_info/intro_to_ppc/ppc4_runtime2.html).
136	+
137	+	После вызова процедуры или функции на этих ЦП, стек выглядит примерно так:
138	+
139	+	\| \| \|
140	+	\|-----\|----------------------------------\|
141	+	\| \| возвращаемое значение \|
142	+	\| \| первый параметр \|
143	+	\| \| ... \|
144	+	\| \| последний параметр \|
145	+	\| \| статические ссылки (опционально) \|
146	+	\| \| адрес возврата \|
147	+	\| A6 \| предыдущие A6 \|
148	+	\| \| локальные переменные \|
149	+	\| SP \| сохраненные регистры \|
150	+	\| \| \|
151	+
152	+	#### Ссылки по данной теме
153	+
154	+	- [[THINK Pascal]] Руководство пользователя, Symantec Corporation, Cupertino, 1988
155	+	- Physinfo, Université libre de Bruxelles: [PowerPC Calling Conventions, 68K vs. PowerPC](http://physinfo-mac0.ulb.ac.be/divers_html/powerpc_programming_info/intro_to_ppc/ppc4_runtime2.html)
156	+
157	+	---
158	+	From the Free Pascal wiki, page "Writing portable code regarding the processor architecture/ru", as it stood on 2020-03-04 after a change by Trev, out of the wiki's dump of 2024-05-26. Copyright stays with the author who wrote it, according to the old wiki's [[Licensing]] page. If you have concerns about this material, [message the admin](/wiki-contact).

Back to history