Computer science C和图灵机

我知道图灵机器很好用，因为它和我们的计算机有“同样的能力”。
另外，我的讲座说，每一个C代码都可以由一些图灵机执行。 我相信这是学习这门学科的关键，但我没有找到任何证据

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将C代码翻译成某种图灵机的算法是什么？该图灵机执行C代码，并给出与C代码相同的输出，作为输入？

许多年前，人们没有太多的时间来解释想法和想象事物将如何工作；在计算的历史上有很多“机器”，其中最著名的一个是，它解释并清楚地展示了如何解决简单的数学问题，这些问题对于当时可用的机器和设备来说根本不简单

图灵机展示了如何从计算的构建块开始，使用一个磁头、一个磁带、一个寄存器和一个查找表，得到一台工作机器，在当时，这件简单的事情是开创性的，事实上，如果你只是将一组有效状态、有效寄存器减少到0和1，您可以了解现代CPU背后的基本原理

尤其是图灵机器+布尔代数是一门好的计算机科学课程的转折点，因为它们教给你使CPU按其工作方式工作的基本逻辑

如果您是一名程序员，您可以将图灵机的本质抽象为

while

构造，内部带有

If

，您可以轻松猜测

while

的作用以及

If

的条件是什么

---

在现代CPU上，你甚至可能没有

while

循环，只是一个无休止的循环，因为CPU根本不睡觉，它总是有事情要做，即使什么都不做也意味着为CPU做一些事情，闲置循环就是为了这个目的而发明的。

许多年前，人们没有太多的时间来解释思想和想象事物将如何运作；在计算的历史上有很多“机器”，其中最著名的一个是，它解释并清楚地展示了如何解决简单的数学问题，这些问题对于当时可用的机器和设备来说根本不简单

图灵机展示了如何从计算的构建块开始，使用一个磁头、一个磁带、一个寄存器和一个查找表，得到一台工作机器，在当时，这件简单的事情是开创性的，事实上，如果你只是将一组有效状态、有效寄存器减少到0和1，您可以了解现代CPU背后的基本原理

尤其是图灵机器+布尔代数是一门好的计算机科学课程的转折点，因为它们教给你使CPU按其工作方式工作的基本逻辑

如果您是一名程序员，您可以将图灵机的本质抽象为

while

构造，内部带有

If

，您可以轻松猜测

while

的作用以及

If

的条件是什么

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在现代CPU上，你甚至可能没有一个

while

循环，只是一个无休止的循环，因为CPU根本不睡觉，它总是有事情要做，即使什么都不做也意味着为CPU做些什么，空闲周期就是为此而发明的。

一种转换（任意）的算法将C代码写入图灵表是相当困难的，我认为这不会很有指导意义。我宁愿建议考虑以下事项：

要执行C程序，必须将其编译为。这段代码是CPU可以理解的：机器代码告诉CPU该做什么。例如，这可以是“从内存中的某个位置读取一个数字，从内存中的另一个位置读取另一个数字，将两个数字相加，将结果存储在内存中的另一个位置”。这大概是C编译器从

a=b+C创建的。CPU只能做“简单的事情”，比如算术、访问内存和跳转到程序中的不同位置。最后一位用于实现循环和if-then-else构造：“如果某个条件为真，跳转到此位置并在那里执行代码，否则跳转到另一个位置”

图灵机也可以做算术运算：假设我们在磁带上存储了两个数字，例如，要计算4+5，我们的磁带看起来像

|| | | | | | | | | | | | | |

是磁带的空白部分，

是磁头），要添加数字，我们的机器只需要删除内部的

，将其替换为

，并从磁带的开头或结尾移除一个

，以获得

。| | | | | | |

。使用图灵指令表，您可以根据磁带的当前状态做出决定：如果我们处于状态A并看到A |，则执行此操作（写入符号、移动磁头、更改状态），否则，执行其他操作

所以我的建议是，不要试图从C到图灵机，而是想象/查找/询问现实世界中的CPU执行某个C语句需要做什么，然后找出图灵机可以做同样的事情

还有另一种方法：执行编译的C程序的真实世界计算机由

• “做事情”的CPU
• “存储东西”的内存
• “协调事物”的程序

图灵机由以下部分组成：

• 能在磁带上读写的磁头
• 一个（无限的！甚至比个人电脑更好）磁带==存储东西
• 指令表==协调事物

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我希望这会有所帮助。

将（任意）C代码转换为图灵表的算法编写起来会非常困难，我认为这不会很有启发性。我宁愿建议考虑以下事项：

要执行C程序，必须将其编译为。这段代码是CPU可以理解的：机器代码告诉CPU该做什么。例如，这可以是“读取一个n”