方舟編譯器學習筆記

A. 編譯器筆記34-中間代碼生成-布爾表達式的回填

基本思想：生成一個跳轉指令時，暫時不指定該跳轉指令的目標標號。這樣的指令都被放入由跳轉指令組成的列表中。同一個列表中的所有跳轉指令具有相同的目標標號。等到能夠確定正確的目標標號時，才去填充這些指令的目標標號。

B.truelist：指向一個包含跳轉指令的列表，這些指令最終獲得的目標標號就是當B為真時控制流應該轉向的指令的標號。

B.falselist：指向一個包含跳轉指令的列表，這些指令最終獲得的目標標號就是當B為假時控制流應該轉向的指令的標號。

為了處理跳轉指令的列表我們構造了三個函數

上述的布爾表達式將被翻譯成兩條跳轉指令。兩條跳轉指令的標號都不填寫因為這兩條跳轉指令的標號都在等待回填，因此我們要把它放到相應的列表中。

第一條跳轉指令的目標標號是B的真出口，因此我們把它放到B.truelist中。調用makelist函數生成一個只包含nextquad的列表，並把這個列表的指針賦值給truelist，這里的nextquad是指即將生成的下一條指令的標號，即gen('if' E1.addr relop E2.addr'goto_')這條指令的標號。

第二條跳轉指令的目標標號是B的假出口，因此把這條跳轉指令存放到B.falselist中。因此我們調用makelist函數生成一個只包含nextquad+1這樣一個標號的列表，nextquad+1標號就是gen('goto_')這條指令的標號。

這樣的話我們就將這兩條指令分別放入到B.truelist和B.falselist中。

問：list中存的是對應跳轉指令的標號？

當B定義為true時，此時可以確定布爾表達式的值為真，生成一條跳轉到B的真出口的一條指令。由於此真出口的標號不能確定有待回填，我們把它放入到B.truelist中。

當B定義為false時，此時可以確定布爾表達式的值為假，生成一條跳轉到B的假出口的一條指令。由於此真出口的標號不能確定有待回填，我們把它放入到B.falselist中。

對B的翻譯與其對應的子表達式B1的翻譯是相同的，因此B的屬性值等於B1的屬性值。

B的值與B1的值正好相反，因此將兩個非終結符的屬性進行對調。

B1.truelist中的這些指令都要跳轉到B1的真出口，當B1為真的時候整個表達式的值就是為真的，因此B1的真出口就是B的真出口。要跳轉到B1的真出口就是跳轉到B的真出口，因此B1.truelist中的指令都要放到B.truelist中。

B2.truelist的指令都要跳轉到真出口，當B2為真時整個表達式的值也為真，因此B2的真出口就是B的真出口。要跳轉到B2的真出口就是要跳轉到B的真出口，因此B2.truelist中的指令都要放到B.truelist中。

B1.falselist中的指令它們都是要跳轉到B1的假出口，當B1的值為假的時候我們要進一步判斷B2的值，因此B1的假出口就是B2的第一條指令，因此B1.falselist中的指令都要跳轉到B2的第一條指令。

B2.falselist中的指令都要跳轉到B2的假出口，當B2的值為假的時候那麼整個布爾表達式的值也是假的。因此B2的假出口就是B的假出口，要跳轉到B2的假出口也就是要跳轉到B的假出口。B2.falselist中的指令都要放置到B.falselist中。

根據此示意圖可以看出，在分析B2之前，要用B2的第一條指令的標號來回填B1.falselist中的各條指令。當然我們可以記錄下B2的第一條指令的標號在歸約時完成此回填動作。為了記下B2第一條指令的標號我們在非終結符B2之前插入一個標記非終結符M。與M關聯的語義動作它的任務就是記錄下B2的第一條語義動作的標號。我們給M設置一個綜合屬性quad,M.quad等於下一條指令的標號。因為我們把M放在B2之前，因此M.quad記錄的是第二條指令的標號。根據翻譯方案示意圖，我們要用M.quad來回填B1.falselist中的各條指令，因此調用backpatch用M.quad回填B1.falselist中的各條屬性。B.truelist是由B1.truelist和B2.truelist合並而成的，因此我們調用merge函數將B1.truelist和B2.truelist進行合並，將合並後的指針賦值給B.truelist。

註：因為這里我們定義的都是綜合屬性，從左向右掃描輸入串。makelist函數生成一個只包含下一條指令的列表，並把指針賦值給B.trulist。我們假設下一條指令從100開始。gen(『if 』 E 1 .addr relop E 2 .addr 『goto _』)中E1.address等於a，relop就是小於號，E2.address等於b，引號中的字元串按字面值傳遞。下劃線表示待回填的目標標號。

註：將棧頂中的空串歸約成一個標記非終結符M

註：有四條指令是等待回填的，在B的truelist中有兩條指令100和104，當B的真出口確定以後我們將用B的真出口的標號這兩條指令。同理當B的假出口確定以後將會用B的假出口的標號回填此兩條指令。

B. 深度解析：華為的鴻蒙系統和你想的可能完全不一樣

（杭州健瀾 科技 有限公司編輯:張景領 全文約4390字，預計12分鍾可以讀完）

華為的鴻蒙（Harmony OS）系統正式發布了，在發布會之後意料之中的出現了兩極分化的評論趨勢，說什麼的都有，像什麼忽悠人、改別人的、手機不能用等等，但如果你仔細去分析發布會上有關鴻蒙系統的全程內容，你會發現它和大多數評論中的那個「系統」是不一樣的，大家不要盲目去詆毀「鴻蒙系統」，同時也不要肆意吹捧，否則很容易變成「捧殺」，在參與討論之前，我覺得大家有必要先搞清楚，它是一個什麼樣的系統。

在發布會上，他們用了很多專業的名詞進行功能解釋，我相信這是大多數觀眾聽不懂的，甚至大多數媒體的編輯也聽不懂，在這種背景下，不管是吹捧的，還是詆毀的，都沒在靠譜的頻道上。

以下為我個人對鴻蒙（Harmony OS）系統的理解，現在就分享給大家：

目前我們正在使用的各種智能設備，如：手機、PC電腦、平板電腦、智能手錶等，它們全都有自己的系統，即使是同一個品牌下的產品，也會有專門為它定製的系統，如蘋果公司：

手機 iOS

電腦 MacOS

手錶 watchOS

電視 tvOS

平板 iPadOS

雖然蘋果公司將它們之間的互動做得很好，但仍然需要大量的人工來編寫和維護不同的系統，站在開發者的角度來看，可能需要針對不同的平台調整不同的架構和UI，這是一個比較耗時的工作。

在使用的過程中，不同設備之間的系統需要去判斷你的操作，然後根據不同的平台，不同的操作來給你調用不同的程序來執行，對蘋果產品來說，自家產品之間互通體驗還算不錯，但如果和安卓設備或windows設備之間互動就顯得麻煩很多，早期用蘋果手機的人，想把照片拷貝到電腦上都很費勁，甚至這是很多蘋果手機用戶需要學習的第一課「如何把照片復制到電腦上」。

對Android系統的設備來說就更別提了，除了系統的碎片化之外，不同廠商之間都有自己的規則，沒有一個統一的標准，再加上亂七八糟的第三方APP，導致安卓設備體驗極差，相互之間想要達到完美契合的程度，需要比蘋果付出更多人力和時間，所以很多大 游戲 或是應用，都是最新上架蘋果商店，更新也是蘋果設備先更新，因為相對來說，蘋果系統更容易維護。

Android系統現在看上去還不錯，但其實它有個很狼狽的過去。我學過軟體開發，學會網站編程，學過資料庫等N種編程語言，甚至稍微有那麼一點點開發經驗的人都會知道，如果你去修改一個別人的程序，如果這個程序一直在被不同的人，不同的時期維護，這裡面就會出現大量的垃圾代碼。

有垃圾代碼不可怕，可怕的是誰也不敢動，不敢刪。這些垃圾代碼雖然看上去沒用，但說不定某一條就與另一個指令相連，如果你刪了就會產生連鎖反應，甚至會導致系統崩潰，所以比較穩妥地做法就是，在不改變原有代碼的情況下，把自己想要的功能再加進去，備註上自己的名字。

這會造成什麼問題呢？我們舉個例子：

你想從16樓到1樓拿快遞，原本只要從固定的電梯直接到1樓即可，也就30秒不到，結果你從家出來發現樓道有30個電梯，上了一個之後發現它只到13樓，你只好下來再進另一個，運氣好能到1樓，運氣不好估計還得在6樓停一下，運氣最差的情況你可能坐了20個電梯都還沒到1樓。

這就是垃圾代碼帶來的副作用，現在的Android就是這個情況，大家都知道有垃圾代碼，也知道它會影響運行效率，但誰也不敢動，或者說誰也不會去動，都不想承擔系統崩潰的風險，這是人之常情。

華為的鴻蒙系統提出一個「微內核」的概念，其實這個谷歌新系統Fuchsia OS就是微內核的系統，它們希望用這個全新的系統來替代Android這種老弱病殘的現狀，因為它身上的頑疾太多了，還是沒葯可救的那種。

這種「微內核」的系統最大的好處就是，可以讓開發者提交的應用，最方便、最快地適配所有硬體，這對消費者來說也有非常大的好處，你可以第一時間更新你手裡的所有智能設備，類似蘋果每年的大版本系統更新，幾乎全球的用戶都可以同時更新，這是國內Android用戶這輩子都體驗不到的，所以我們只能寄託於新的系統。

Harmony OS 鴻蒙，基於微內核的全場景分布式OS。

「基於微內核的全場景分布式OS」這句話是重點，它不是一個專門為單獨設備准備的系統，它是一個平台式的系統，可以通過中心網路派發資源和功能，所有功能又可以單獨使用，靈活多變但統一和諧。

我們再來深入地拆解一下鴻蒙系統，它與普通系統最大的不同之處在於，它在運行程序的一開始並不是直接執行所有內容，而是先判斷你是什麼設備，然後直接走單獨的通道去執行，而所執行的這些程序，不管你是電視、電腦、還是手機，它們用的都是同一套系統，只是在最開始的時候選擇了一下設備，這個系統並不是給某種設備單獨定製的，而是一個通用的系統。

這樣做的好處就是，每次你需要維護的時候，只需要把第一層的東西做升級，下面的底層是不用動的。這就好像系統是一台CD機，不管誰家的CD都可以在我這里播放，只要你按統一的Copy程序做的光碟就行了，如果你想聽其他人的音樂，只要換張CD即可。

而以往的系統就比較麻煩，如果你想換一張CD，可能需要針對這張CD去製造一台CD機，最差也得把這台CD機修改成可以播放的樣子。

除了設備間的獨立之外，它會讓硬體本身的功能成為系統可以調配的東西，比如手機上的攝像頭，它甚至可以通過系統間的調度被電視或手錶使用，因為它們用的是同一個系統，所以具備了相互通信的能力。

你們有沒有看過《速度與激情》這部電影，它裡面的天眼系統其實就是在調配所有生活周邊的攝像頭來獲取畫面，從而准確地追蹤到目標人物。雖然鴻蒙還沒有這么高級，但它已經是個雛形了。

相信很快我們就可以用家裡的電視屏幕當大疆無人機的顯示屏用了，這會給我們帶來無限的 娛樂 空間。

當然要實現這種功能上的調用需要二個條件，第一個就是必須是採用了鴻蒙系統的硬體；第二就是必須登陸了相同的華為賬號。這裡面涉及到了另一個生態的問題，我們後面再講，還是先說系統。

可以單獨調配資源的另一個好處就是，它可以像我們現在的智能路由器一樣，根據你正在做的事情來給你不同的性能。如果你正在玩 游戲 ，它可能會保證你玩 游戲 的同時，再去幫你升級一下系統，但它還不能影響你的網速；如果你正在看視頻，在這種幾乎不需要性能的場景時，它可能會在後台幫你徹底殺毒或自檢一次，這種優化能力其實現在的手機也可以做到，但這個邏輯本身就是吃性能的，所以當它以系統的一部分出現的時候，才是最完美的。

這功能其實你是看不到的，但從其它地方你也可以間接發現，如：費電小了、發熱小了、打開東西更快了、不用老去清理緩存了，藍牙耳機玩 游戲 或許都沒延時了（我發現了一些端倪，他們已經在做藍牙耳機玩 游戲 降低延時的測試了，EMUI 10.0見）。

至於系統安全性方面，我並不是專家，所以在這里沒辦法給大家更深度的普及，但我可以說一下我個人的理解。鴻蒙系統這類微內核的系統，本身是非常小巧的，代碼量也不大，所以它可以用到更深度的安全級別措施。

另外它天生就沒有root許可權，也就是說不會給任何第三方應用或個人系統最核心的許可權，這也算是最大限度的保證安全的措施之一了。可能很多人說手機不能root就沒什麼可玩性了，但我個人認為沒有是對的，因為這樣可以最大限度的保證系統的安全以及流暢性。

可能你們還沒注意到，很多手機第三方主題、字體、甚至動態壁紙，都會明顯影響手機的流暢性，這裡面字體的影響是最大的，很多莫名卡頓的現象換成系統默認字體立刻就好了。

我們來看一下鴻蒙OS的整體結構，其實它仍然保留了linux內核，這樣一來就可以直接兼容安卓應用，這在初期是非常重要的，畢竟不能讓用戶買回來沒得用，在這段過度期中間，華為方面肯定會聯合各大主流廠商定製屬於鴻蒙OS的專用APP，這才是發揮它性能的最佳方式。

也就是說，在兼容安卓APP的這個時間里，它的威力還沒辦法完全施展出來，當那些採用「方舟編譯器」開發的應用上線之後，才能發揮它至少八成以上的實力，當鴻蒙OS的生態建立完全時，才可以發揮接近100%的實力。這也是我為什麼說，鴻蒙OS需要時間來沉澱，它不可能一上來就是滿血狀態。

我們可以理解為，現在所有用「方舟編譯器」開發的應用，都可以在鴻蒙OS中發揮最快的效率。

當使用方舟編譯器的應用足夠多時，或者說90%以上常用APP都有方舟編譯器的版本時，鴻蒙OS的底層會完全拋棄Linux內核，只保留鴻蒙微內核，這個時候才是鴻蒙（Harmony OS）系統正式獨立且完全獨立的日子，這一天才是它的真正崛起的日子。

為了早日實現這一天，其實華為方面下了很多功夫，甚至他為開發者提供了非常舒服的便攜環境，很多基礎操作都可以直接用拖拽的方式來完全設計，模塊化編程是未來的趨勢，我這種曾經只會手動敲代碼的老古董已經被淘汰了。

它可以讓你一次開發，同時適配所有搭載了鴻蒙OS的設備，這是無數安卓開發人員的夢想，只可惜在安卓系統上已經沒辦法實現了。

我估計後面華為會為開發者提供不錯的獎勵措施，有獎勵，有平台，有目標，有未來，生態成型基本上就是時間問題。

【產品的誕生】

現在的鴻蒙OS是可以用在手機上的，但支持的APP並不是很多，而且生態還沒有建立起來，這些都需要時間，之前我和瓦力讀者說是2年時間，這與發布會上華為方面的規劃基本是吻合的。

現在拿出鴻蒙OS的目的很簡單，告訴大家鴻蒙OS並不只是PPT，它已經是完整的系統了，順便讓那些噴子閉嘴。另一個原因是，它的電視用上了鴻蒙OS，沒必要藏著掖著，同時也是給那些應用開發者一個定心丸，讓他們可以放心為鴻蒙OS開發應用。

這里有一個「因素」很重要，如果明天美國不讓華為用安卓系統了，鴻蒙OS就必須提前應用到手機上，這是一個沒辦法的備選方案，至少可以用，雖然和常規安卓沒什麼大區別。

但如果換了另外一個廠商，如小米、OPPO、vivo等，這幾乎是毀滅性的打擊，所以防患於未然是必須要做的。但小米他們暫時沒辦法弄自己的系統，因為這需要很多錢，很多人，很多時間，即使有一天美國禁止全中國的手機廠商使用安卓系統，其實鴻蒙OS也可以給大家用，與其說它是華為的應急方案，倒不如說是全中國手機廠商的應急方案，其實如果不是萬不得已，華為也不想這么早就把鴻蒙OS用在手機里，時間點太靠前了。

到了2020年，鴻蒙OS會被用到筆記本電腦、手環、手錶中，2021年才是應用到手機上的最佳時機，那時候有沒有安卓系統都已經無所謂了。這樣做也是為了先把生態和周邊做好，手機出來的時候，可以直接整合，用戶上手就是完全版本的體驗，這也是最穩妥的方式。

如果你對手機系統或是手機行業有一些了解，相信看完我上面的分享之後應該明白了，鴻蒙（Harmony OS）的目標根本不是Android，而是谷歌正在開發的Fuchsia OS，以及蘋果正在部署的相應系統。

所以那些經常用Android來和鴻蒙（Harmony OS）說事的人，應該換換思路，是時候接軌下一代系統了。

C. 華為方舟編譯器，是不是做的太過分了

安卓7.0之後，谷歌也意識到了程序佔地方、開機慢的問題，怎麼辦？谷歌發現，人們使用一個程序，不可能用所有的功能。那麼只編譯一部分常用的是不是就效率高了呢？所以這時候其實是把JIT又拉回到安卓上來，並且安裝的時候也不用全編譯，直接裝就是了，速度當然快了。這其實就是中間層、JIT、AOT一起來，並且根據用戶的習慣，把它常用的程序的常用功能代碼解釋好了存起來，用戶再用也飛快。

現在安卓手機的一大特色就是內存越來越大，6GB都是老人機的配置了。這除了程序大以外還有安卓的程序運行產生垃圾多有關系。那麼清理垃圾呢？則需要暫停程序，也就會頓一下，即所謂的「卡」。華為方舟編譯器則是利用程序多線程運行的特點。打個比方，您現在正在用的「中關村在線」這個APP用了AB兩個線程，在華為的P30手機中，那麼線程A運行的時候，B在清理垃圾，然後A線程清理垃圾的時候B線程在運行，程序運行不中斷，垃圾處理不停，做到了又連貫、又節約系統資源。

D. 如何使用華為方舟編譯器

1、使用華為方舟編譯器只需要在手機上安裝應用程序即可全速運行程序，從而帶來效率上的極大提升。使用華為方舟編譯器，可以提升系統操作流暢度的24%，並且系統響應性能也能提升44%。
2、華為方舟編譯器是華為公司為了提升Android系統的編譯效率推出的一項系統及應用的編譯和運行機制。
3、方舟編譯器是基於GCC開發的交叉編譯器套件，它包括了C、C++、Fortran的前端，也包括了這些語言的庫（如libstdc++、libgcc等）。HCC運行在X86linux架構伺服器上，生成的二進制運行在Aarch64架構伺服器上。
4、2019年4月，在華為P30系列國內發布會上，華為首次宣布了該技術。8月31日，方舟編譯器開源。
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E. 方舟編譯器有什麼用，怎麼用

什麼是方舟編譯器？

了解方舟編譯器前，我們簡單了解下編譯器。編譯器能夠將高級語言轉換成機器能懂的機器碼，並按照指令運行。可以說是人類和機器溝通的橋梁。方舟編譯器是由華為百人專家團隊打造推出的高級語言直接編譯成機器碼的移動端編譯器。

方舟編譯器怎麼用？

1、用戶是否只需要在應用市場下載已編譯的軟體即可？

方舟編譯器編譯的應用在開發階段就已經完成。也就是說，只要是經過編譯器編譯的應用，在應用市場上上架了以後，用戶下載的就是編譯過的了。

2、方舟編譯器能給用戶帶來什麼？

它解決了安卓系統久用必卡頓的魔咒，打破了人機之間的藩籬，讓用戶能直觀感受到的就是：A、提升了應用的流暢度；

B、降低手機 CPU 的開銷；

C、進一步降低功耗提升了手機續航能力；

D、為用戶帶來更加持久流暢的體驗。

F. 編譯器筆記13-語法分析-LR分析法概述

可以用LR分析法分析的文法可以稱為LR分析法。LR文法（ Knuth ，1963）是最大的、可以構造出相應移入- 歸約語法分析器的文法類。

LR(k)分析，需要向前查看k個輸入符號的LR分析，k=0 和 k=1 這兩種情況具有實踐意義，當省略(k)時，表示k=1。而在LR(k)這樣的名稱中，k代表的是分析時所需前瞻符號（lookahead symbol）的數量，也就是除了當前處理到的輸入符號之外，還得再向右引用幾個符號之意；省略 （k）時即視為LR(1)，而非LR(0)。

作為對比這里列出LL(1)文法的含義：

問：自底向上分析的關鍵問題是什麼？
答：如何正確地識別句柄，句柄是逐步形成的，用「狀態」表示句柄識別的進展程度。例如在 自底向上分析概述 中所提及到句柄識別錯誤的例子，通過狀態跟下一個輸入符號就可以判斷出應該做出哪一個動作，而狀態相當於一種記憶功能記錄當前句柄識別到什麼程度。

與移入分析器不同的是LR分析器多了一個與符號棧平行的狀態棧。

之後的分析過程與上圖類似，直至到如下狀態，分析成功。可見分析時進行什麼動作是由棧狀態棧棧頂的狀態和下一個輸入符號決定。

輸入：串w和LR語法分析表，該表描述了文法G的ACTION函數和GOTO函數。
輸出：如果w在L(G)中，則輸出w的自底向上語法分析過程中的歸約步驟；否則給出一個錯誤指示。
方法：初始時，語法分析器棧中的內容為初始狀態s0 ，輸入緩沖區中的內容為w$。然後，語法分析器執行下面的程序：

先了解LR(0)項目和增廣文法這兩個概念

右部某位置標有圓點的產生式稱為相應文法的一個LR(0)項目（簡稱為項目）：A → α1·α2

文法開始符號S表示的是語言中的最大成分。如下圖當b出現時可以將它移入到分析棧中。b移進棧後我們期待歸約出B。當歸約出B時我們還期待再歸約一個B。

如果G是一個以S為開始符號的文法，則G的增廣文法G'就是在G中加上新開始符號S'和產生式S'→S而得到的文法

引入這個新的開始產生式的目的是使得文法開始符號僅出現在一個產生式的左邊，從而使得分析器只有一個接受狀態。

項目可以分為以下幾類：

上圖中S'對應的第一個項目稱為初始項目，而S'對應的最後一個項目稱之為接收項目在此狀態下文法的開始符號已經被歸約出來，因此可以接收了故稱為接收項目。紅色方框中的項目則被稱為歸約項目。

項目集閉包(Closure of Item Sets)

可以把等價的項目組成一個項目集(I)，稱為項目集閉包，每個項目集閉包對應著自動機的一個狀態。

先了解CLOSURE和GOTO這兩個函數

項目集I的閉包的數學定義：

返回項目集I對應於文法符號X的後繼項目集閉包

規范LR(0)項集族(Canonical LR(0) Collection)

說明： 該自動機的初始狀態就是文法的初始項目的項目集閉包，其終止狀態集合只有一個狀態就是文法的接收項目的項目集閉包。

如果LR(0)分析表中沒有語法分析動作沖突，那麼給定的文法就稱為LR(0)。不是所有CFG都能用LR(0)方法進行分析，也就是說，CFG不總是LR(0)文法。

為了解決移進/歸約沖突和歸約/歸約沖突需要使用到 SLR分析法 和 LR(1)分析法 。

問: 為什麼沒有移進/移進沖突？
答: 首先只有在移進狀態和待約狀態下的項目才會有使用到移進操作。在0狀態時所有項目都是移進狀態根據LL文法顯然不會產生移進/移進操作，因為每個產生式左部的SELECT集是沒有交集的。而在其他具有待約狀態項目的狀態中，所有集合都是等價的。假若在某狀態下輸入終結符y時發生移進/移進沖突，即存在兩個這樣的項目A0→α0·yβ0，A1→α1·yβ1，但顯然這兩個項目是不等價的顯然與同一狀態下所有項目等價相矛盾，因此這種移進/移進沖突是不存在的。假若在某狀態下輸入非終結符X時發生移進/移進沖突，即存在兩個這樣的項目A0→α0·Xβ0，A1→α1·Xβ1，而A0與A1在同一狀態下是等價的則兩項目要麼是A0→α0·Xβ0與X→.Xβ1(原項目A1變為X，α1變為ε)要麼是A1→α1·Xβ1與X→.Xβ0(原項目A0變為X，α0變為ε)。顯然X→Xβ0|Xβ1（左遞歸）是不符合LL文法的因此這種情況也是不可能出現。

綜上移進/移進沖突在LR分析下是不存在的。

G. 鴻蒙系統全面解析，誕生背景、技術細節生態圈一文看懂 | 智東西內參

華為6月2日正式發布的鴻蒙系統無疑占據了最近熱點話題的C位，雖然不全是贊美的聲音，但這種努力打破美國壟斷，挑戰谷歌、蘋果在移動操作系統上壟斷地位的嘗試必將成為中國 科技 史上的里程碑事件。

本期的智能內參，我們推薦興業證券的報告《華為鴻蒙深度研究》， 從鴻蒙系統的產生背景、開源技術細節和產業鏈生態圈全面解析鴻蒙系統。

原標題：

《華為鴻蒙深度研究》

作者： 未註明

鴻蒙產生的時代背景，總體來說有六個：

1、數字化的時代背景：數字化新時代的到來需要新的操作系統；

2、IoT 與 5G：5G物聯網時代的到來對操作系統提出了新的要求；

3、中國面臨「卡脖子」的挑戰：獨立自主的研發操作系統是迫切的需求；

4、人工智慧的興起：AIoT場景天然要求多設備智能協同，需要一個適用於各類型機器的操作系統；

5、大數據與雲計算：TB、PB級的大數據需要一個能夠提供多機互聯的操作系統；

6、全球信息安全面臨挑戰：網路安全威脅呈現多元化、復雜化、頻發高發趨勢，需要一個足夠安全的系統進行保障。

到鴻蒙的出現，操作系統已經經歷了四代：分別是Unix、Windows/Mac/Linux、iOS/Android和鴻蒙/Fuchsia。

Fuchsia是由Google自主開發的基於Zircon微內核的開源系統，它可以運行在手機、電腦、智能家電等硬體產品上。

谷歌公司對Fuchsia的預期發展是讓它取代Android和 Chrome OS ,統一兩者成為一個操作系統。

和安卓相比，鴻蒙與安卓都是基於Linux開發，安卓是基於宏內核結構設計，而鴻蒙是基於微內核結構設計。鴻蒙系統使用C和C++編寫，不需要虛擬機這一中間過程，因此運行效率更高。

和iOS相比，iOS和鴻蒙都是致力於萬物互聯的操作系統，iOS底層是基於Unix的，並且是閉源的，鴻蒙是基於Lmux的， 是開源的。

全球操作系統格局

2012年，華為出於對谷歌如果對其斷供就會難以維持生產的顧忌，開始布局自有分布式操作系統。

2019年5月15日，華為被列入了所謂「實體清單」，谷歌Android 服務GMS對華為禁供。

5G迅猛發展，物聯網時代來臨，多年前的布局使華為抓住了最佳的發展時期。

鴻蒙發展 歷史

總體來說，鴻蒙的技術現階段優勢在於開放，但劣勢是生態。系統在分布式部署、時延和流暢性等方面具有優勢，但最大短板生態。

構建一個成熟的生態是鴻蒙能否生存下去並取得勝利的關鍵所在。

技術上，鴻蒙系統使用微內核架構。內核是操作系統內最基礎的構件，因此內核的設計對於操作系統的外部特性也有著至關重要的影響。

常見內核結構可以分為宏內核、微內核、混合內核、外內核等。

微內核是較新內核結構，但是它擁有著眾多宏內核不具有的優良特性，吸引了很多研究者。

微內核與宏內核對比

微內核架構包含兩類組件：核心系統和插件模塊。核心系統負責通用功能，不因為業務的變化而變化。

插件模塊負責實現具體的業務，可以根據業務的變化而改動和擴展。

微內核架構模式可以將其他應用程序的功能作為插件添加到核心應用程序，從而提供應用的可擴展性、功能分離性和獨立性。

微內核架構通常具有以下特徵：整體敏捷度高、易部署、可測性高、功能表現優秀、可擴展性強和不易開發。

鴻蒙系統設計

鴻蒙架構的另一個很大優勢是依靠分布式軟匯流排、分布式設備虛擬化、分布式數據管理、分布式任務調度等技術，可以實現多種類、多數量的設備之間硬體的互助和資源共享。

分布式數據管理

分布式軟匯流排

分布式設備虛擬化

鴻蒙系統設計初衷是為滿足全場景智慧體驗的高標准鏈接要求，可適配手機、平板、電視、智能 汽車 、可穿戴設備等廣泛的終端設備, 將在未來萬物互聯的智能 社會 中打造下一代操作系統。

鴻蒙當前和未來架構

在技術特性上，鴻蒙有著 一次開發，多端部署 的特點。

在鴻蒙OS的框架層提供了用戶程序框架、Ability框架和UI框架。它們可以支持多終端設備業務邏輯和界面邏輯的復用，這樣應用跨設備的開發效率也就得到了提框架層升。

另一個特點是 統一OS，彈性部署 。鴻蒙os通過組件化和小型化的設計方法，使得針對各種類型的設備可以按需求選擇合適的部署方案。

鴻蒙支持多種組件配置方案：1、支持各組件的選擇，組件並不是必須被部署，可以按照需要選擇合適的部件；

2、支持組件內功能集的配置，可以按照需求選擇性的給組件配置功能集；

3、支持組件內功能集的配置，可以按照需求選擇性的給組件配置功能集。

除了微內核，鴻蒙的另一大賣點是方舟編譯器。方舟編譯器可以方便安卓APP移植到鴻蒙系統。

方舟編譯器是華為自主研發的編譯器平台，它將以前邊解釋邊執行的低效運行方式轉變為將Java、C、C++等代碼一次編譯成機器碼的高效運行方式，同時也實現了多語言的統一。

華為官方數據表明，方舟編譯器能提升24%的操作系統流暢度、44%的系統響應能力和60%的三方應用操作流暢度。

華為當前的業務可分為四大領域：消費者業務、運營商業務、企業業務和雲服務四大業務領域相互協同、共同發展，拼接成華為生態戰略布局版圖。

華為生態

鴻蒙系統的生態可以概括為1+8+N。1+8+N戰略的核心是1 , 即智能手機。智能手機作為鴻蒙生態的核心部分，憑借華為海思自研的麒麟晶元，為其他設備終端提供相應的通信支撐。

正是因為萬物互聯的場景中手機的重要性，華為始終以全球手機市場第一作為目標。

8是指 PC、平板、智慧屏、音箱、眼鏡、手錶、車機、耳機 ，這8項將由華為公司親自研發和參與市場，並且會追求市場領先地位。

N是 攝像頭、掃地機、智能秤等外圍智能硬體 ，涵蓋移動辦公、智能家居、運動 健康 、影音 娛樂 、智慧出行五大場景模式。

這些領域是與鴻蒙生態的合作夥伴進行共同開發，在合作過程中，鴻蒙生態將會提供HiLink協議標准，HiAI組件，Lite OS等技術平台，同時將鴻蒙操作系統開源。

2019年8月，全球第一款搭載華為鴻蒙系統的榮耀智慧屏正式發布。

榮耀智慧屏作為當時首個搭載鴻蒙系統的終端產品，突破了傳統電視的概念，搭載有鴻鵠818智慧晶元等三顆華為自研晶元和升降式AI攝像頭，內置華為系統級視頻通話功能，開創了大屏和手機的新交互方式，除了可聯控智能家居，還能實現智慧雙投、魔法閃投、魔法控屏等功能。

鴻蒙OS + 智慧屏

2021年4月，華為的鴻蒙OS智能座艙正式發布。

鴻蒙OS車機操作系統是面向車的操作系統，與手機同平台。鴻蒙OS智能座艙搭載有一芯多屏、多用戶並發、運行時確定性保障、分布式外設、車載網路、多部件等多種應用，提供差異化啟動恢復、極速啟動、多用戶切換、聲場控制、多部件協同等功能。

鴻蒙OS智能座船可以及時升級應用，基於其HMS-Automotive平台，開發者能夠提供更好的服務與應用體驗，實現人、車、家的全場景協同。

鴻蒙OS + 智能座艙

同時面向車載場景增量還開發有HOS-A子系統，可實現賬號、多模輸入、用戶程序框架、元能力框架、多媒體、公共通信、車機業務啟動恢復等功能，使得自動駕駛、導航、視頻、音樂和通話等業務能夠在智能座艙和其他設備之間實現無縫切換，讓智能駕駛變得簡單、有趣、享受。

發布會現場透露，目前智能駕駛生態平台已獲得30+硬體生態、50+應用生態合作夥伴支持，未來鴻蒙OS將繼續加大與 汽車 及應用領域的開放與合作力度，與產業鏈一起打造智能駕駛的極致體驗。

2020年7月，華為消費者業務CEO余承東，與美的集團董事長方洪波正式簽署《戰略合作框架協議》，雙方在智慧家居領域達成「全方位戰略合作關系」 。

2021年4月，作為首批支持鴻蒙系統的家電產品，美的家用智能蒸烤箱S5mini正 式上市，該智能蒸箱搭載了華為鴻蒙系統，同時搭配了鴻蒙系統的一碰連特性，可以快速完成配網。

配網成功後，手機會自動跳轉到鴻蒙系統內置的輕量化產品頁面，用戶可以在頁面中獲取跟產品搭配的定製食譜，根據菜譜准備食材，即可一鍵啟動機器、機器自動烹飪。

智東西 認為，數字商業的終極競爭，歸根到底就是操作系統的競爭，全球市值前3名的蘋果、谷歌和微軟，他們共同特點就是都具備操作系統。鴻蒙的推出，長遠來看決定了能否在異構計算時代中取得第四張操作系統入場券的關鍵。

H. 方舟編譯器3.0好用不

好用。
方舟編譯器是採用了靜態編譯，是首個取代安卓虛擬機的靜態編譯器。可供開發者在開發者環境中一次性的將高級語言編譯成機器碼，手機安卓應用程序後可全速運行，大大提高了流暢度和響應速度，從底層解決了安卓運行效率低下的問題。
《方舟：生存進化》故事主要講述，一群男女從在岸邊醒來後，發現自己身處一個充滿恐龍的神秘島嶼「ARK」。游戲中除了狩獵、資源搜刮、物品打造、種植、科研、調查技術和建造房子來抵抗炎熱的白天，冰冷的夜晚，易變的天氣系統，危險的野外和潛在的敵人等之外，玩家還必須面對其他玩家所扮演的倖存者，合作或者是相互廝殺。

I. 華為方舟編譯器是干什麼用的

華為的方舟編譯器是屬於系統內部底層的一個架構，類似於安卓底層架構來的，是手機運行的重要程序。

J. 編譯器筆記6-詞法分析-有窮自動機

有窮自動機(Finite Automata，FA)由兩位神經物理學MeCuloch和Pitts於1948年首先提出，是對 一類處理系統建立的數學模型。這類系統具有一系列離散的輸入輸出信息和有窮數目的內部狀態（狀態：概括了對過去輸入信息處理的狀況）。

系統只需要根據當前所處的狀態 和 當前面臨的輸入信息就可以決定系統的後繼行為。每當系統處理了當前的輸入後，系統的內部 狀態也將發生改變。

電梯控制裝置

輸入：顧客的乘梯需求（所要到達的層號）
狀態：電梯所處的層數+

電梯控制裝置並不需要記住先前全部的服務要
求，只需要知道電梯當前所處的狀態以及還沒
有滿足的所有服務請求。

輸入帶 (input tape) ：用來存放輸入符號串。

讀頭 (head) ：從左向右逐個讀取輸入符號，不能修改（只讀）、不能往返移動。

有窮控制器 ( finite control ) ：具有有窮個狀態數，根據當前的
狀態和當前輸入符號控制轉入 下一狀態。

確定的FA (Deterministic finite automata, DFA)
非確定的FA (Nondeterministic finite automata, NFA)

M = (S，Σ，δ，s0，F)

例：一個DFA

M = (S，Σ ，δ，s0，F)

M = (S，Σ，δ，s0，F)

例：一個NFA
M = (S，Σ，δ，s0，F)

對任何非確定的有窮自動機N，存在定義同一語言的確定的有窮自動機D。對任何確定的有窮自動機D，存在定義同一語言的非確定的有窮自動機N。

DFA和NFA可以識別相同的語言

M = (S，Σ，δ，s0，F)

從正則表達式到NFA相對直接到DFA比較簡單,再從NFA轉到DFA。

例 r=(a|b)* abb 對應的NFA

與NFA等價的DFA的每個狀態都是NFA狀態的一個子集

move(T,a)獲得的是一個狀態集合U，ε-closure（move(T,a)）即為ε-closure(U)對應上表的第二個操作。所以理解上述函數關鍵是理解closure(T),該操作其實就是求得一個狀態集合只通過ε轉換得到的另外一個集合。