200分求加工中心编程教程

华科数控车床-G代码 这个是我在数控模拟的软件里弄出来的,我也学过数控车床

G代码

代码名称-功能简述

G00------快速定位

G01------直线插补

G02------顺时针方向圆弧插补

G03------逆时针方向圆弧插补

G04------定时暂停

G05------通过中间点圆弧插补

G07------Z 样条曲线插补

G08------进给加速

G09------进给减速

G20------子程序调用

G22------半径尺寸编程方式

G220-----系统 *** 作界面上使用

G23------直径尺寸编程方式

G230-----系统 *** 作界面上使用

G24------子程序结束

G25------跳转加工

G26------循环加工

G30------倍率注销

G31------倍率定义

G32------等螺距螺纹切削，英制

G33------等螺距螺纹切削，公制

G53,G500-设定工件坐标系注销

G54------设定工件坐标系一

G55------设定工件坐标系二

G56------设定工件坐标系三

G57------设定工件坐标系四

G58------设定工件坐标系五

G59------设定工件坐标系六

G60------准确路径方式

G64------连续路径方式

G70------英制尺寸 寸

G71------公制尺寸 毫米

G74------回参考点(机床零点)

G75------返回编程坐标零点

G76------返回编程坐标起始点

G81------外圆固定循环

G331-----螺纹固定循环

G90------绝对尺寸

G91------相对尺寸

G92------预制坐标

G94------进给率，每分钟进给

G95------进给率，每转进给

G00—快速定位

格式：G00 X(U)__Z(W)__

说明：(1)该指令使刀具按照点位控制方式快速移动到指定位置。移动过程中不得对工件

进行加工。

(2)所有编程轴同时以参数所定义的速度移动，当某轴走完编程值便停止，而其他

轴继续运动，

(3)不运动的坐标无须编程。

(4)G00可以写成G0

例：G00 X75 Z200

G0 U-25 W-100

先是X和Z同时走25快速到A点，接着Z向再走75快速到B点。

G01—直线插补

格式：G01 X(U)__Z(W)__F__(mm/min)

说明：(1)该指令使刀具按照直线插补方式移动到指定位置。移动速度是由F指令

进给速度。所有的坐标都可以联动运行。

(2)G01也可以写成G1

例：G01 X40 Z20 F150

两轴联动从A点到B点

G02—逆圆插补

格式1：G02 X(u)____Z(w)____I____K____F_____

说明：（1）X、Z在G90时，圆弧终点坐标是相对编程零点的绝对坐标值。在G91时，

圆弧终点是相对圆弧起点的增量值。无论G90，G91时，I和K均是圆弧终点的坐标值。

I是X方向值、K是Z方向值。圆心坐标在圆弧插补时不得省略，除非用其他格式编程。

（2）G02指令编程时，可以直接编过象限圆，整圆等。

注：过象限时，会自动进行间隙补偿，如果参数区末输入间隙补偿与机床实际反向间隙

悬殊，都会在工件上产生明显的切痕。

（3）G02也可以写成G2。

例：G02 X60 Z50 I40 K0 F120

格式2：G02 X(u)____Z(w)____R（+\－）＿＿F＿＿

说明：（1）不能用于整圆的编程

（2）R为工件单边R弧的半径。R为带符号，“＋”表示圆弧角小于180度；

“－”表示圆弧角大于180度。其中“＋”可以省略。

（3）它以终点点坐标为准，当终点与起点的长度值大于2R时，则以直线代替圆弧。

例：G02 X60 Z50 R20 F120

格式3：G02 X(u)____Z(w)____CR＝＿＿（半径）F__

格式4：G02 X(u)____Z(w)＿＿D＿＿（直径）F___

这两种编程格式基本上与格式2相同

G03—顺圆插补

说明：除了圆弧旋转方向相反外，格式与G02指令相同。

G04—定时暂停

格式：G04__F__ 或G04 __K__

说明：加工运动暂停，时间到后，继续加工。暂停时间由F后面的数据指定。单位是秒。

范围是001秒到300秒。

G05—经过中间点圆弧插补

格式：G05 X(u)____Z(w)____IX_____IZ_____F_____

说明：（1）X，Z为终点坐标值，IX，IZ为中间点坐标值。其它与G02/G03相似

例： G05 X60 Z50 IX50 IZ60 F120

G08/G09—进给加速/减速

格式：G08

说明：它们在程序段中独自占一行，在程序中运行到这一段时，进给速度将增加10％，

如要增加20％则需要写成单独的两段。

G22(G220)—半径尺寸编程方式

格式：G22

说明：在程序中独自占一行，则系统以半径方式运行，程序中下面的数值也是

以半径为准的。

G23(G230)—直径尺寸编程方式

格式：G23

说明：在程序中独自占一行，则系统以直径方式运行，程序中下面的数值也是

以直径为准的。

G25—跳转加工

格式：G25 LXXX

说明： 当程序执行到这段程序时，就转移它指定的程序段。(XXX为程序段号)。

G26—循环加工

格式：G26 LXXX QXX

说明：当程序执行到这段程序时，它指定的程序段开始到本 段作为一个循环体，

循环次数由Q后面的数值决定。

G30—倍率注销

格式：G30

说明：在程序中独自占一行，与G31配合使用，注销G31的功能。

G31—倍率定义

格 式：G31 F_____

G32—等螺距螺纹加工（英制）

G33—等螺距螺纹加工（公制）

格式：G32/G33 X(u)____Z(w)____F____

说明：（1）X、Z为终点坐标值，F为螺距

（2）G33/G32只能加工单刀、单头螺纹。

（3）X值的变化，能加工锥螺纹

（4）使用该指令时，主轴的转速不能太高，否则刀具磨损较大。

G54—设定工件坐标一

格式：G54

说明：在系统中可以有几个坐标系，G54对应于第一个坐标系，其原点位置数值在机床

参数中设定。

G55—设定工件坐标二

同上

G56—设定工件坐标三

同上

G57—设定工件坐标四

同上

G58—设定工件坐标五

同上

G59—设定工件坐标六

同上

G60—准确路径方式

格式：G60

说明：在实际加工过程中，几个动作连在一起时，用准确路径编程时，那么在进行

下一 段加工时，将会有个缓冲过程(意即减速)

G64—连续路径方式

格式：G64

说明：相对G60而言。主要用于粗加工。

G74—回参考点(机床零点)

格式：G74 X Z

说明：（1）本段中不得出现其他内容。

（2）G74后面出现的的座标将以X、Z依次回零。

（3）使用G74前必须确认机床装配了参考点开关。

（4）也可以进行单轴回零。

G75—返回编程坐标零点

格式：G75 X Z

说明：返回编程坐标零点

G76—返回编程坐标起始点

格式：G76

说明：返回到刀具开始加工的位置。

G81—外圆(内圆)固定循环

格式：G81__X(U)__Z(W)__R__I__K__F__

说明：(1)X，Z为终点坐标值，U，W为终点相对 于当前点的增量值 。

(2)R为起点截面的要加工的直径。

(3)I为粗车进给，K为精车进给，I、K为有符号数，并且两者的符号应相同。

符号约定如下：由外向中心轴切削(车外圆 )为“—”，反这为“+”。

(4)不同的X，Z，R 决定外圆不同的开关，如：有锥度或没有度，

正向锥度或反向锥度，左切削或右切削等。

(5)F为切削加工的速度(mm/min)

(6)加工结束后，刀具停止在终点上。

例：G81 X40 Z 100 R15 I-3 K-1 F100

加工过程：

1：G01进刀2倍的I(第一刀为I，最后一刀为I+K精车)，进行深度切削：

2：G01两轴插补，切削至终点截面，如果加工结束则停止：

3：G01退刀I到安全位置，同时进行辅助切面光滑处理

4：G00快速进刀到高工面I外，预留I进行下一 步切削加工 ，重复至1。

G90—绝对值方式编程

格式：G90

说明：(1)G90编入程序时，以后所有编入的坐标值全部是以编程零点为基准的。

(2)系统上电后，机床处在G状态。

N0010 G90 G92 x20 z90

N0020 G01 X40 Z80 F100

N0030 G03 X60 Z50 I0 K-10

N0040 M02

G91—增量方式编程

格式：G91

说明：G91编入程序时，之后所有坐标值均以前一个坐标位置作为起点来计算

运动的编程值。在下一段坐标系中，始终以前一点作为起始点来编程。

例： N0010 G91 G92 X20 Z85

N0020 G01 X20 Z-10 F100

N0030 Z-20

N0040 X20 Z-15

N0050 M02

G92—设定工件坐标系

格式：G92 X__ Z__

说明：(1)G92只改变系统当前显示的坐标值，不移动坐标轴，达到设定坐标

原点的目的。

(2)G92的效果是将显示的刀尖坐标改成设定值 。

(3)G92后面的XZ可分别编入，也可全 编。

G94—进给率，每分钟进给

说明：这是机床的开机默认状态。

G20—子程序调用

格式：G20 L__

N__

说明：(1)L后为要调用的子程序N后的程序名，但不能把N输入。

N后面只允许带数字1~99999999。

(2)本段程序不得出现以上描述以外的内容。

G24—子程序结束返回

格式：G24

说明：(1)G24表示子程序结束，返回到调用该子程序程序的下一段。

(2)G24与G20成对出现

(3)G24本段不允许有其它指令出现。

例：通过下例说明在子程序调用过程中参数的传递过程，请注意应用

程序名：P10

M03 S1000

G20 L200

M02

N200 G92 X50 Z100

G01 X40 F100

Z97

G02 Z92 X50 I10 K0 F100

G01 Z-25 F100

G00 X60

Z100

G24

如果要多次调用，请按如下格式使用

M03 S1000

N100 G20 L200

N101 G20 L200

N105 G20 L200

M02

N200 G92 X50 Z100

G01 X40 F100

Z97

G02 Z92 X50 I10 K0 F100

G01 Z-25 F100

G00 X60

Z100

G24

G331—螺纹加工循环

格式：G331 X__ Z__I__K__R__p__

说明：(1)X向直径变化，X=0是直螺纹

(2)Z是螺纹长度，绝对或相对编程均可

(3)I是螺纹切完后在X方向的退尾长度，±值

(4)R螺纹外径与根径的直径差，正值

(5)K螺距KMM

(6)p螺纹的循环加工次数，即分几刀切完

提示：

1、每次进刀深度为R÷p并取整，最后一刀不进刀来光整螺纹面

2、内螺纹退尾根据沿X的正负方向决定I值的称号。

3、螺纹加工循环的起始位置为将刀尖对准螺纹的外圆处。

例子：

M3

G4 f2

G0 x30 z0

G331 z-50 x0 i10 k2 r15 p5

G0 z0

M05

学习C语言

在初学C语言时，可能会遇到有些问题理解不透，或者表达方式与以往数学学习中不同（如运算符等），这就要求不气馁，不明白的地方多问多想，鼓足勇气进行学习，待学完后面的章节知识，前面的问题也就迎刃而解了，这一方面我感觉是我们同学最欠缺，大多学不好的就是因为一开始遇到困难就放弃，曾经和好多同学谈他的问题，回答是听不懂、不想听、放弃这样三个过程，我反问，这节课你听过课吗？回答又是没有，根本就没听过课，怎么说自己听不懂呢？相应的根本就没学习，又谈何学的好？

学习C语言始终要记住“曙光在前头”和“千金难买回头看”，“千金难买回头看”是学习知识的重要方法，就是说，学习后面的知识，不要忘了回头弄清遗留下的问题和加深理解前面的知识，这是我们学生最不易做到的，然而却又是最重要的。学习C语言就是要经过几个反复，才能前后贯穿，积累应该掌握的C知识。

那么，我们如何学好《C程序设计》呢？

一．学好C语言的运算符和运算顺序

这是学好《C程序设计》的基础，C语言的运算非常灵活，功能十分丰富，运算种类远多于其它程序设计语言。在表达式方面较其它程序语言更为简洁，如自加、自减、逗号运算和三目运算使表达式更为简单，但初学者往往会觉的这种表达式难读，关键原因就是对运算符和运算顺序理解不透不全。当多种不同运算组成一个运算表达式，即一个运算式中出现多种运算符时，运算的优先顺序和结合规则显得十分重要。在学习中，只要我们对此合理进行分类，找出它们与我们在数学中所学到运算之间的不同点之后，记住这些运算也就不困难了，有些运算符在理解后更会牢记心中，将来用起来得心应手，而有些可暂时放弃不记，等用到时再记不迟。

先要明确运算符按优先级不同分类，《C程序设计》运算符可分为15种优先级，从高到低，优先级为1 ~ 15，除第2、3级和第14级为从右至左结合外，其它都是从左至右结合，它决定同级运算符的运算顺序

二．学好C语言的四种程序结构

（1）顺序结构

顺序结构的程序设计是最简单的，只要按照解决问题的顺序写出相应的语句就行，它的执行顺序是自上而下，依次执行。

例如；a = 3，b = 5，现交换a，b的值，这个问题就好像交换两个杯子水，这当然要用到第三个杯子，假如第三个杯子是c，那么正确的程序为： c = a； a = b； b = c； 执行结果是a = 5，b = c = 3如果改变其顺序，写成：a = b； c = a； b = c； 则执行结果就变成a = b = c = 5，不能达到预期的目的，初学者最容易犯这种错误。 顺序结构可以独立使用构成一个简单的完整程序，常见的输入、计算，输出三步曲的程序就是顺序结构，例如计算圆的面积，其程序的语句顺序就是输入圆的半径r，计算s = 314159rr,输出圆的面积s。不过大多数情况下顺序结构都是作为程序的一部分，与其它结构一起构成一个复杂的程序，例如分支结构中的复合语句、循环结构中的循环体等。

（2） 分支结构

顺序结构的程序虽然能解决计算、输出等问题，但不能做判断再选择。对于要先做判断再选择的问题就要使用分支结构。分支结构的执行是依据一定的条件选择执行路径，而不是严格按照语句出现的物理顺序。分支结构的程序设计方法的关键在于构造合适的分支条件和分析程序流程，根据不同的程序流程选择适当的分支语句。分支结构适合于带有逻辑或关系比较等条件判断的计算，设计这类程序时往往都要先绘制其程序流程图，然后根据程序流程写出源程序，这样做把程序设计分析与语言分开，使得问题简单化，易于理解。程序流程图是根据解题分析所绘制的程序执行流程图。

学习分支结构不要被分支嵌套所迷惑，只要正确绘制出流程图，弄清各分支所要执行的功能，嵌套结构也就不难了。嵌套只不过是分支中又包括分支语句而已，不是新知识，只要对双分支的理解清楚，分支嵌套是不难的。下面我介绍几种基本的分支结构。

①if(条件)

{

分支体

}

这种分支结构中的分支体可以是一条语句，此时“{ }”可以省略，也可以是多条语句即复合语句。它有两条分支路径可选，一是当条件为真，执行分支体，否则跳过分支体，这时分支体就不会执行。如：要计算x的绝对值，根据绝对值定义，我们知道，当x>=0时，其绝对值不变，而x<0时其绝对值是为x的反号，因此程序段为：if(x<0) x=-x;

②if(条件)

{分支1}

else

{分支2}

这是典型的分支结构，如果条件成立，执行分支1，否则执行分支2，分支1和分支2都可以是1条或若干条语句构成。如：求ax^2+bx+c=0的根

分析：因为当b^2-4ac>=0时,方程有两个实根，否则（b^2-4ac<0）有两个共轭复根。其程序段如下：

d=bb-4ac;

if(d>=0)

{x1=(-b+sqrt(d))/2a;

x2=(-b-sqrt(d))/2a;

printf(“x1=%84f,x2=%84f\n”,x1,x2);

}

else

{r=-b/(2a);

i =sqrt(-d)/(2a);

printf(“x1=%84f+%84fi\n”r, i);

printf(“x2=%84f-%84fi\n”r,i)

}

③嵌套分支语句：其语句格式为：

if(条件1) {分支1}；

else if（条件2） {分支2}

else if（条件3） {分支3}

……

else if（条件n） {分支n}

else {分支n+1}

嵌套分支语句虽可解决多个入口和出口的问题，但超过3重嵌套后，语句结构变得非常复杂，对于程序的阅读和理解都极为不便，建议嵌套在3重以内，超过3重可以用下面的语句。

④switch开关语句：该语句也是多分支选择语句，到底执行哪一块，取决于开关设置，也就是表达式的值与常量表达式相匹配的那一路，它不同if…else 语句，它的所有分支都是并列的，程序执行时，由第一分支开始查找，如果相匹配，执行其后的块，接着执行第2分支，第3分支……的块，直到遇到break语句；如果不匹配，查找下一个分支是否匹配。这个语句在应用时要特别注意开关条件的合理设置以及break语句的合理应用。

（3）循环结构：

循环结构可以减少源程序重复书写的工作量，用来描述重复执行某段算法的问题，这是程序设计中最能发挥计算机特长的程序结构，C语言中提供四种循环，即goto循环、while循环、do –while循环和for循环。四种循环可以用来处理同一问题，一般情况下它们可以互相代替换，但一般不提倡用goto循环，因为强制改变程序的顺序经常会给程序的运行带来不可预料的错误，在学习中我们主要学习while、do…while、for三种循环。常用的三种循环结构学习的重点在于弄清它们相同与不同之处，以便在不同场合下使用，这就要清楚三种循环的格式和执行顺序，将每种循环的流程图理解透彻后就会明白如何替换使用，如把while循环的例题，用for语句重新编写一个程序，这样能更好地理解它们的作用。特别要注意在循环体内应包含趋于结束的语句（即循环变量值的改变），否则就可能成了一个死循环，这是初学者的一个常见错误。

在学完这三个循环后，应明确它们的异同点：用while和do…while循环时，循环变量的初始化的 *** 作应在循环体之前，而for循环一般在语句1中进行的；while 循环和for循环都是先判断表达式，后执行循环体，而do…while循环是先执行循环体后判断表达式，也就是说do…while的循环体最少被执行一次，而while 循环和for就可能一次都不执行。另外还要注意的是这三种循环都可以用break语句跳出循环，用continue语句结束本次循环，而goto语句与if构成的循环，是不能用break和 continue语句进行控制的。

顺序结构、分支结构和循环结构并不彼此孤立的，在循环中可以有分支、顺序结构，分支中也可以有循环、顺序结构，其实不管哪种结构，我们均可广义的把它们看成一个语句。在实际编程过程中常将这三种结构相互结合以实现各种算法，设计出相应程序，但是要编程的问题较大，编写出的程序就往往很长、结构重复多，造成可读性差，难以理解，解决这个问题的方法是将C程序设计成模块化结构。

(4)模块化程序结构

C语言的模块化程序结构用函数来实现，即将复杂的C程序分为若干模块，每个模块都编写成一个C函数，然后通过主函数调用函数及函数调用函数来实现一大型问题的C程序编写，因此常说：C程序=主函数+子函数。 因此，对函数的定义、调用、值的返回等中要尤其注重理解和应用，并通过上机调试加以巩固。

三．掌握一些简单的算法

编程其实一大部分工作就是分析问题，找到解决问题的方法，再以相应的编程语言写出代码。这就要求掌握算法，根据我们的《C程序设计》教学大纲中，只要求我们掌握一些简单的算法，在掌握这些基本算法后，要完成对问题的分析就容易了。如两个数的交换、三个数的比较、选择法排序和冒泡法排序，这就要求我们要清楚这些算法的内在含义

结语：当我们把握好上述几方面后，只要同学们能克服畏难、厌学、上课能专心听讲，做好练习与上机调试，其实C语言并不难学

C源程序的关键字---------------------------------------------------------------------------------------

所谓关键字就是已被C语言本身使用, 不能作其它用途使用的字。例如关键字不能用作变量名、函数名等

由ANSI标准定义的C语言关键字共32个 :

auto double int struct break else long switch case enum register typedef char extern return union const float short unsigned continue for signed void default goto sizeof volatile do if while static

根据关键字的作用，可分其为数据类型关键字、控制语句关键字、存储类型关键字和其它关键字四类。

1 数据类型关键字（12个）：

(1) char ：声明字符型变量或函数

(2) double ：声明双精度变量或函数

(3) enum ：声明枚举类型

(4) float：声明浮点型变量或函数

(5) int： 声明整型变量或函数

(6) long ：声明长整型变量或函数

(7) short ：声明短整型变量或函数

(8) signed：声明有符号类型变量或函数

(9) struct：声明结构体变量或函数

(10) union：声明联合数据类型

(11) unsigned：声明无符号类型变量或函数

(12) void ：声明函数无返回值或无参数，声明无类型指针（基本上就这三个作用）

（2）控制语句关键字（12个）：

A循环语句

(1) for：一种循环语句(可意会不可言传）

(2) do ：循环语句的循环体

(3) while ：循环语句的循环条件

(4) break：跳出当前循环

(5) continue：结束当前循环，开始下一轮循环

B条件语句

(1)if: 条件语句

(2)else ：条件语句否定分支（与 if 连用）

(3)goto：无条件跳转语句

C开关语句

(1)switch :用于开关语句

(2)case：开关语句分支

(3)default：开关语句中的“其他”分支

D

return ：子程序返回语句（可以带参数，也看不带参数）

3 存储类型关键字（4个）

(1)auto ：声明自动变量 一般不使用

(2)extern：声明变量是在其他文件正声明（也可以看做是引用变量）

(3)register：声明积存器变量

(4)static ：声明静态变量

4 其它关键字（4个）：

(1)const ：声明只读变量

(2)sizeof：计算数据类型长度

(3)typedef：用以给数据类型取别名（当然还有其他作用

(4)volatile：说明变量在程序执行中可被隐含地改变

越来越多的程序员已经或希望加入到自由职业者的行列，你是否也是其中的一员呢？在这篇文章里我将尝试结合自身的一些经验，来告诉你成为自由程序员能够获得的那些益处，以及为了取得成功所需要面临的挑战。

自由程序员的类型

很多人把自由程序员定义为没有正式工作，在家里接活的程序员。而我认为下面这5种类型，都可以被视为自由程序员：

独立接包者：他们接的活都是基于项目的，但他们并没有任何雇员，而是独立地完成这些项目，然后通过结算获得收入。

兼职程序员：他们一般都有正式的工作，但会利用较为充足的业余时间（晚上或周六、周日）来接一些规模较小的私活，或者参与一些工作之外的项目。

混合外包：他们本身可能就是一家公司的外包，但他们的时间相对比较自由，可以接其他工作来干，工作和私活对他们来说已经不存在清晰的界限了。

临时工：可能是经朋友介绍，短时间参与项目的程序员，项目完成后他们能获得一定的报酬，但他们一般不会主动找活来做。

团队接包者：他们一般都是在某个领域深耕多年的自由程序员，他们往往会雇佣了一个小型开发团队，并通过经营一个网店或服务网站的形式，对外提供软件外包服务。他们能够承接一些较大的项目，收益一般也会更高。

成为自由程序员的优点

成为一名自由程序员有很多吸引人的地方，以下可能是最让人动心的：

你将成为自己的老板，不再需要根据领导的安排去做那些你不想做的事情，这可能也是每个职场人的梦想吧！

你的工作将具有更高的灵活性，或者说你可以按照自己最喜欢的方式来安排工作的时间、地点、以及进度。

你可以选择在家办公，从而节省了租用办公室，购置办公设备以及通勤的费用。

成为自由程序员的挑战

同样，成为自由程序员，你也需要面临很多挑战：

你的工作量不会非常稳定，有时候很忙，而有时候却可能很闲，你需要合理地安排项目进度以及管理自己的时间。

在家工作很容易让你分心，你需要有很强的自控能力来保证工作的效率和质量。

你将不再享受员工的福利，比如养老金、医疗保险、住房公积金等等，为了得到相应的保障，你必须自己购买相应的保险来进行弥补。

你需要不断地寻找新的客户，这在成为自由程序员的初期尤为困难，你需要那些新客户的项目给你带来一定的现金流，从而挺过最开始几个月的困难期。同时，当你有了一些客户之后，你仍需要考虑如何与这些客户建立稳定的关系，时常询问客户的反馈，改进意见等等，都能够帮助你提升客户关系。

项目管理是你要面临的另一挑战，这并不仅仅指你如何管理项目的进度，更在于在整个项目期间，如何有效地获得客户的需求，管控他们的期望，以及进行风险的管理等等。霍营IT培训见过很多项目，在经过一段短暂的蜜月期后，最终因为项目管理不当而不欢而散，无法收回尾款。而对你来说，除了金钱之外，最大的损失可能是你的声誉。

现行的数控程序的编制中，主要有两种编程方式：手工编程和自动编程。虽然自动编程运用得越来越广泛，但手工编程在某些领域也是不可或缺的一种编程手段。手工编程至少在此以下几方面有着自己的优势：其一，熟练的程序员编制的手工程序加工效率高于自动编程；其二，熟悉手工编程，对自动程序的修改是不无裨益的；其三，自动编程的所敲定的走刀路线限制了其加工工艺，通过手工编程能够得到弥补。

在手工编程过程中，用户宏程序的编制，能极大提高程序编制的效率，因此，我们在数控教学及训练过程中，必须把用户宏程序的编制作为我们数控教学的重要内容之一。从历年全国数控大赛的试题中也不难发现，用户宏程序的编制是运用得极其频繁的。但是，我们很难在目前的教材中找到完整的宏程序的编写的方法及思路。为此，笔者提出了一整套设计用户宏程序的方法，通过利用流程图来设计用户宏程序，提高了编程的效率。

二、用户宏程序简介

用户宏程序有A、B两种，A类宏程序用G65指令编写，其格式如下：

G65 Hm P#i Q#j R#k

其中，m—01～99表示运算命令或转移命令功能；

#i—存入运算结果的变量名；

#j—进行运算的变量名1，可以是常数，常数直接表示，不带#；

#k—进行运算的变量名2，也可以是常数。

意义, #i=#j○#k,表示运算符号，常用意义如表1

表1

G代码

H代码

功能

定义

G65

H01

赋值

#i＝#j

G65

H02

加法

#i＝#j＋#k

G65

H03

减法

#i＝#j－#k

G65

H04

乘法

#i＝#j×#k

G65

H05

除法

#i＝#j÷#k

G65

H80

无条件转移

转向N

G65

H81

条件转移1

IF #j＝#k，GOTO N

G65

H82

条件转移2

IF #j≠#k，GOTO N

G65

H83

条件转移3

IF #j＞#k，GOTO N

G65

H84

条件转移4

IF #j＜#k，GOTO N

G65

H85

条件转移5

IF #j≥#k，GOTO N

G65

H86

条件转移6

IF #j≤#k，GOTO N

G65

H99

产生P/S报警

产生500+1号P/S报警

除此以外，G65指令还可以实现逻辑运算、开平方、取绝对值、三角运算及复合运算等，相关指令见有关书籍，这里不一一介绍。需要指出的是，不同的数控系统，其功能的多少也不一样，用户可参考有关系统的说明书。

B类宏程序由控制语句，调用语句所组成。宏程序可以与主程序做在一起，也可以单独做成一个子程序，然后用G65指令调用。调用方法如下：

G65 P（程序号）〈引数赋值〉或G65 P（程序号） L(循环次数)〈引数赋值〉

所谓引数赋值，是指用A、B、C、D等地址给变量#1、#2、#3、#4等赋值。

B类宏程序的控制指令有三类，与C语言等高级程序设计语言的控制指令很类似。一类是IF语句，格式为：

IF[条件式]GOTO n (n即顺序号)

条件式成立时，从顺序号为n的程序段往下执行，条件式不成立时，执行下一下程序段；第二类是WHILE语句，格式为：

WHILE[条件式] DO m

．

．

．

END m

条件式成立时，从DO m的程序段到END m的程序段重复执行，条件式不成立时，则从END m的下一程序段执行。

第三类是无条件转移指令，格式为：GOTO n。

三、运用流程图编写用户宏程序的一般步骤

运用流程图编写用户宏程序的一般步骤为：一分析零件结构，确定宏程序加工的内容，找出加工工艺路线的律；二将零件加工路线规律用流程图表达出来，并进一步分清楚哪些是程序编制过程中的变量，哪些是常量，从而将一般的流程变成程序流程图；三根据程序流程图，编写零件的加工程序。

四、应用举例

（一）宏程序应用实例一

如图1所示，在一根轴上加工N个槽，每个槽的宽度为a1，槽的间距为a2，槽底直径为b1，棒料直径b2，并且设所给材料足够长，试编写程序加工该零件，现有一零件参数为N＝100个槽，槽底直径b1＝30mm，槽宽a1＝5mm，工件直径b2＝40mm，间隔a2＝2mm，刀宽＝3mm，现编写程序加工。图11零件工艺过程分析

该零件是一个比较简单的例子，在压面机械上用得较多。零件的精度要求不高，为了使程序有更广泛的适应性，将宏程序做成一个子程序，用主程序来调用实现零件的加工。加工时将坐标原点选择在如图所示的位置，X轴离第一个槽的距离为一个间距a2的距离。

零件的加工过程如下将：将刀具移至加工起点→进刀→切削第一个槽→计算下一槽的位置并将刀具移到此位置→加工下一个槽……如此至最后一个槽加工完为止。

将此过程画成流程图，如图2（a）所示。

（a） （b）

图2

2零件加工过程中所使用的变量

通过分析，要加工该零件，需要如下一些变量：

工件直径#200= b2

槽底直径#201= b1

槽宽#202= a1

槽间间隔#203= a2

切槽刀宽度#204

每加工一个槽后，切槽刀在Z轴方向移动的距离#205（等于槽间距加上槽宽）

槽的起点坐标Xs=#206，Zs=#207

槽加工终点的坐标Xf=#208，Yf=#209

计算槽数目的变量#215

加工槽的总数#216

由此画出编制程序所用的流程图，如图2（b）所示。

3根据程序流程图编制程序

宏程序O9061

N10 G65 H83 P160 Q#204 R#202 如果刀宽大于槽完，则结束

N20 G65 H01 P#215 Q0 计数器变量清零

N30 G65 H02 P#205 Q#202 R#203 计算#205

N40 G65 H02 P#206 Q#200 R5 工件直径加上5mm作为X方向起点

N50 G65 H02 P#207 Q#203 R#204 槽的间距加上一个刀宽

N60 G65 H01 P#207 Q#207 取负值后作为第一个槽的Z向起点

N70 G65 H01 P#208 Q#201 槽底直径作为槽终点的X坐标

N80 G65 H01 P#209 Q#205 第一个槽终点Z向坐标

N90 G00 X#206 Z#207 M08 定位到槽加工的位置

N100 G75 R1

N110 G75 X#208 Z#209 P2 Q#204 F20 加工槽

N120 G65 H03 P#207 Q#207 R#205 下一个槽起点Z向坐标计算

N130 G65 H03 P#209 Q#209 R#205 下一个槽终点Z向坐标计算

N140 G65 H02 P#215 Q#215 R1 槽计数器加1

N150 G65 H84 P90 Q#215 R#216 判断槽是否加工完毕

N160 M08

N170 M99 结束

主程序 O0001

N10 G65 H01 P#200 Q40 工件直径赋值

N20 G65 H01 P#201 Q30 槽底直径赋值

N30 G65 H01 P#202 Q5 槽宽赋值

N40 G65 H01 P#203 Q2 槽间间隔赋值

N50 G65 H01 P#204 Q3 切槽刀宽赋值

N60 G65 H01 P#216 Q100 槽数赋值

N70 G00 X100 Z100 起刀点位置

N80 M98 P9061 调用宏程序

N90 M30 程序结束

（二）宏程序应用实例二

对于一些大悬伸（加工深度与刀具直径之比较大）的零件，用普通加工方法总难达到理想效果，此时用插铣法容易保证零件精度，如图3所示的零件，尺寸80很难保证，用插铣法后获得了比较好的效果。曾经有工厂做过类似的程序，但程序只是针对零件本身，适应性不强，当零件的尺寸发生变化后，程序还得发生较大修改。笔者针对这种情况，将程序分为主程序和子程序，当零件的尺寸发生变化后，只需要修改主程序即可，非常方便。

1加工工艺分析

传统加工工艺方法采用多次重复加工。很难消除让刀，并且造成加工应力，最后由于应力释放造成零件的内腔变小。为了解决这个问题，我们将加工分为粗加工和精加工，粗加工采用普通的工艺方法，精加工采用插铣。

建立如图3所示的坐标系，为了保证加工质量，防止划伤已加工过的表面，编程时避免使用钻孔循环指令。加工轨迹如图4所示，在YZ平面内进行以下加工步骤：加工第一刀→沿圆弧退刀→返回Z=3处→沿圆弧进刀→沿X方向移动一个步距→加工第二刀→…。

加工过程中，粗加工尺寸80按796加工，而精加工采用宏程序编制高速插铣程序。精加工的具体参数如表2所示

图3零件图及坐标系 图4刀具路径表2精加工参数

加工方式

加工材料

刀具

步距

设置安全高度

顺铣

铝合金

Φ18整体硬质合金加长球头刀

0．05

Z=3

2加工流程图

为增强程序的适应性，本程序刀分为子程序和主程序来编写，子程序起始位置为（0，0，50），刀具在加工过程中的基本路线是按前面所给出的路线来走刀。

由此画出加工流程图如图5（a）所示。（a） （b）

图5

3程序所使用的变量及程序流程图

本程序中所使用的变量如下：

需加工部位X方向的长度：#1；

需加工部位Y方向的长度：#2；

需加工部位Z方向的深度：#3；

X方向的步距：#4；

走刀轨迹中，退（或进）刀时的半径：#5（本例图4中的R10）；

中间变量：#6、#7、#8、#9

由所确定的变量及加工流程图，画出程序流程图如图5（b）所示。

4编制程序

子程序：%9001

N10 #1=#1/2 #1变量取1/2作为X坐标

N20 #2=#2/2 #2变量取1/2作为Y坐标

N30 G00 X#1 X方向定位到加工位置

N40 G41 D1 Y#2 Y方向定位到加工位置

N50 G01 Z3 F3000 M08 下降下安全高度，开冷却液

N60 #6=－(#3－#5) 计算加工终点Z向坐标

N70 #7=#2－2#5 计算退刀终点Y坐标

N80 G01 Z#6 插铣加工

N90 G02 Y#7 R#5 退刀

N100 G01 Z3 返回

N110 G02 Y#2 R#5 进刀

N120 #8=#8+#4 X方向总加工长度计数

N130 G91 G01 X－#4 X方向走一个步距

N140 IF #8LE#1 GOTO 80 判别第一侧是否加工完

N150 G90 Y－#2 移至另一侧

N160 G01 Z#6 插铣加工另一侧

N180 G02 Y－#7 R#5 退刀

N190 G01 Z3 返回安全高度

N200 G02 Y－#2 R#5 进刀

N210 #9=#9+#4 X方向总加工长度计数

N220 G91 G01 X#4 X方向移动一个步距

N230 IF #9LE#1 GOTO 160 判别另一侧是否加工完

N240 G90 G40 G00 X0 Y0 M09 X、Y方向返回起始点

N250 Z50 Z方向返回起始点

N260 M99 宏程序结束

主程序：%1010

N10 T01 选一号刀

N20 M06 换刀

N30 G00 G90 G54 G19 X0 Y0 S5000 M03 定位到起始位置，选择坐标平面及坐标系，启动主轴。

N40 G43 H01 Z50 Z方向补偿

N60 G65 P9001 A200 B8005 C90 D0 E0 F0 I005 J10 K0 调用宏程序并给相关变量赋值

N70 M05 停止主轴

N80 G49 Z50 Z方向取消补偿

N90 M30 程序结束

五、结束语

利用流程图编制用户宏程序，思路清晰，所编制的程序适应性好，是一种值得推广的方法。

进程由程序、数据和进程控制块三部分组成。

进程具有创建其他进程的功能，而程序没有。同一程序同时运行于若干个数据集合上，它将属于若干个不同的进程，也就是说同一程序可以对应多个进程。在传统的 *** 作系统中，程序并不能独立运行，作为资源分配和独立运行的基本单元都是进程。

动态性：进程的实质为程序在多道程序系统中的一次执行过程，进程是动态产生，动态消亡的。

并发性：任何进程都可以同其他进程一起并发执行。

独立性：进程为一个能独立运行的基本单位，同时也是系统分配资源和调度的独立单位。

异步性：由于进程间的相互制约，使进程具有执行的间断性，即进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进。

扩展资料

引入进程的原因

1、程序的顺序执行

程序的顺序执行：在任何时刻，机器只执行一个 *** 作，只有在前一个 *** 作执行完后，才能执行后继 *** 作。它具有以下特别：资源独占性，封闭性。即程序在运行时独占全机资源。

因此，这些资源的状态只能由这个运行的程序决定和改变。由于顺序程序的封闭性和可再现性， 为程序员调试程序带来了很大方便。但由于资源的独占性，使得系统资源利用率非常低。

2、多道程序设计

多道程序设计：同一时刻内存中存放了多个作业，处理器交替运行不同的作业。提高了系统的效率，尤其是资源利用率。使得程序可以并发执行，即计算机同时运行几个程序，CPU要不断地在几个程序之间切换。

在并发执行时，多个程序共享系统中的各种资源，因而这些资源的状态将由多个程序来改变，致使程序的运行失去了封闭性。程序的并发执行使得程序的执行情况不可预见，其结果不再唯一，成为一个动态的过程。而程序是一个静态的概念，不再能切实反映程序执行的各种特征（独立性、并发性、动态性）。

3、进程的产生

为了描述系统中各并发活动而引入的。

参考资料来源：百度百科-系统进程

参考资料来源：百度百科-进程

一、游戏程序开发的工作主要包括什么方面

游戏开发中的程序开发主要由如下几个方面组成：

1．图形引擎

2．声音引擎

3．物理引擎

4．游戏引擎

5．人工智能或游戏逻辑

6．游戏GUI界面（菜单）

7．游戏开发工具

8．支持局域网对战的网络引擎开发

9．支持互联网对战的网络引擎开发

下面逐一介绍每个部分：

1．图形引擎主要包含游戏中的场景（室内或室外）管理与渲染，角色的动作管理绘制，特效管理与渲染（粒子系统，自然模拟（如水纹，植物等模拟）），光照和材质处理，LOD(LevelObjectDetail)管理等，另外还有图形数据转换工具开发，这些工具主要用于把美工用DCC软件（如3DSMax，Maya，SoftXSI，SoftImage3D等）软件设计的模型和动作数据以及用Photoshop或painter等工具设计的贴图，转化成游戏程序中用的资源文件。

2．声音引擎主要包含音效（SoundEffect简称SE），语音(VOICE)，背景音乐（Backgroundmusic简称BGM）的播放。SE是指那些在游戏中频繁播放，而且播放时间比较短，但要求能及时无延迟的播放，VOICE是指游戏中的语音或人声，这部分对声音品质要求比较高，基本上用比较高的采样率录制和回放声音，但和SE一样要求能及时无延迟的播放，SE在有的时候因为内存容量的问题，在不影响效果的前提下，可能会降低采样率，但VOICE由于降低采样率对效果影响比较大，所以一般VOICE不采用降低采样率的做法。BGM是指游戏中一长段循环播放（也有不循环，只播放一次）的背景音乐，正是由于BGM的这种特性，一般游戏的背景音乐是读盘（光盘或硬盘）来播放。另外一些高级声音特效，如EAX，数字影院系统(DTS51)，数字杜比环绕等。

3．物理引擎主要包含游戏世界中的物体之间、物体和场景之间发生碰撞后的力学模拟，以及发生碰撞后的物体骨骼运动的力学模拟（比较著名的物理引擎有havok公司的gamedynamicssdk，还有opensource的ODE—OpenDynamicsEngine）。

4．游戏引擎主要是把图形引擎、声音引擎、物理引擎整合起来，主要针对某个游戏设计一个游戏系统，其包含游戏关卡编辑器，主要用途是可以可视化的对场景进行调整，光照效果和雾化等效果调整，事件设置，道具摆放，NPC设置，另外还有角色编辑器，主要用于编辑角色的属性和检查动作数据的正确性。一般日本游戏公司的做法，他们会把关卡编辑器和角色编辑器直接做到游戏中，所有的参数调整都在游戏中通过调试菜单来进行编辑，所以一般他们把这部分调试菜单的功能做的很强大，同时在屏幕上实时的显示一些重要的信息，这样做的好处是关卡编辑器调整的效果直接就是游戏的效果，但是对于程序的重用性来说可能不是很好，比如说要用到另外一个游戏项目中就比较难，除非两个游戏类型相同，只要把场景和角色数据换一下，还有做下一代产品也没有问题，只要根据式样增加调试菜单的功能就可以了。

5．人工智能和游戏逻辑开发，这部分日本和欧美的游戏开发模式也有很大不同，在欧美游戏公司中运用脚本语言开发很普遍，所以这部分程序开发主要是用脚本语言编写，而且脚本程序和游戏程序的耦合性很低，有单独的编辑、编译和调试环境，这样比较利于游戏程序和关卡设计开发分开，同时并行开发，所以一般他们都会有专门做关卡设计的程序员岗位。而日本游戏公司脚本语言一般和游戏的耦合性比较高，一般通过一些语言的宏功能和一些编译器的特定功能来完成一个简单的脚本系统，所以一般这些脚本程序只能在游戏程序中进行调试，而不能在一个单独的脚本编辑，编译环境中进行开发。

6．游戏GUI界面（菜单），主要是指那些游戏中用户界面设计，有做的复杂，有简单的，做的简单就是2DGUI界面，做的复杂有3DGUI界面。

7．游戏开发工具主要包含关卡编辑器，角色编辑器，资源打包管理，DCC软件的插件工具等开发。

8．支持局域网对战的网络引擎开发，主要解决局域网网络发包和延迟处理，通讯同步的问题，有同步通讯和异步通讯两种做法，异步通讯用于那些对运行帧速要求比较高的游戏，同步通讯相对异步通讯来说效率相对低，但是同步通讯的编程模型相对异步通讯来得简单一些。

9．支持互联网对战的网络引擎开发，目前大部分网游都是C/S结构的，服务器端软件配置管理，服务器程序的最优化，还有游戏大厅、组队、游戏逻辑处理、道具管理、收费系统等。另外还有一些网络系统是C/S和P2P两种结构混合的，如XBOXLive等。

二、游戏公司中有什么和程序员相关的岗位

程序员在游戏公司中的岗位在日本游戏公司和欧美的游戏公司有些不同，日本游戏公司中程序员的岗位主要有技术监督（Director），主程序员（MainProgrammer），程序员（Programmer），在日本游戏公司里负责游戏项目开发的程序员，一般不会专门根据工作内容划分程序员，除了独立的系统研究室和声音系统设计部门（这两个部门是比较独立的，往往同时给好几个项目服务），负责每个游戏项目开发的程序员，随时都可能一人多职，比如说主程序员除了负责整个游戏系统以外，可能还要负责图形或声音引擎开发等，程序员除了人工智能以外还有菜单设计等。这种情况在欧美的游戏公司比较少见，他们分工的比较细，一般有图形程序员，声音程序员，人工智能或游戏关卡程序员，物理程序员，每个组中可能还会有一个Leader。

三、游戏公司一般是如何招聘程序员的

这一点，日本公司和欧美公司也有些不同。日本公司一般喜欢从一些高校中招聘一些应届优秀毕业生，一方面比招聘有经验的人要来的成本低，另方面新人是一张白纸，容易培养，像SEGA、KONAMI等都是按这种原则招聘员工的，所以想进入日本游戏公司，你要学好你的软件课程。而欧美公司希望招聘进来，能马上进入项目的开发中去，所以他们一般希望招聘有工作经验的人，即使不是行业中，在相关行业中工作2、3年的也可以，所以想进入欧美游戏公司你的工作经历很重要。

四、想成为一名游戏开发程序员应该具备什么条件

我觉的一个游戏软件程序员，最起码的要求是熟练掌握计算机本科专业所学的知识，主要包括C语言或C语言，数据结构，编译原理，算法等，另外线性代数、微积分、牛顿力学在图形和物理引擎开发方面用途也很广泛，如果要提高的话还有必要了解硬件相关的知识如计算机体系结构、汇编语言，这些对我们学习一个新的硬件平台、编写最优化代码、提高自己游戏的竞争力都是非常有益的。另外，保持有恒心、不怕苦（比如说通宵加班）的心态，对游戏的热情也是非常重要的。对于那些想进入游戏行业，但缺乏软件开发知识的人，可以通过参加游戏开发培训来

五、学习游戏编程有什么好方法

现在有很多人，计算机本科毕业，学了很多软件开发的知识，但是一旦要用到实际的项目开发时，感觉无从下手，这主要是在学校里运用知识的机会太少了。所以学习游戏编程最好的方法是能实际参与到一个好的游戏项目中和有丰富开发经验的人一起开发游戏，可能学到很多你从书本上学不到知识和技能。但有时候你一时还没有机会参与到一个好项目中，没有机会进入一家好的游戏公司，但是你对游戏开发有一腔热情，很希望学习游戏开发的技能，那你就应该去参加专门的游戏开发培训，因为游戏开发培训班中的老师都是一些有丰富开发经验的老师，一般都有五年丰富的项目开发经验，听他们的课，实际上就是在和他一起分享这么多年的开发经验，另外游戏开发培训课程中会专门设计一些项目和课题，它们本身就是可以直接运用游戏开发中，这样你可以不进入著名的游戏公司，但可以学到这些公司中一些常用的开发技能。另外还有一种方法经济实惠的方法，参加一些网上志愿者的开源项目，这些项目从品质来说有好有坏，选择一个好的项目非常重要，另外他们中间本身有许多是业内人士，本来你要进入他们公司，才能学习到他们的经验，但是通过开源项目，你就有向他们学习的机会了，说不定哪一天，你就进入一家知名的游戏公司了，不过目前开源的完整游戏项目好的不多，到是在图形引擎和物理引擎方面有一些很不错的开源项目，但要加入进去的话，你的基础一定要好啊，有些开源的团队也不是随便什么人就能加入的。

缓冲区溢出是当前一些软件存在的最常见的安全隐患之一，通过提供一个恶意的输入黑客可以改变进程的执行流程，缓冲区溢出能够威胁到整个进程，机器，甚至相关的系统领域。如果运行的进程是在权限比较高的用户下面，比如administrator或者本地的系统帐户(Local System Account),那么黑客破坏所导致的损失将会很严重而且将会面临更广泛的潜在危胁。最近时期爆发的一些众所周知的病毒像，红色代码病毒和震荡波蠕虫病毒，都是C/C++代码里存在着缓冲区溢出的结果。

1什么是缓冲区溢出

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

buffer overflow,buffer overrun,smash the stack,trash the stack,

scribble the stack, mangle the stack,spam,alias bug,fandango on core,

memory leak,precedence lossage,overrun screw

指的是一种系统攻击的手段，通过往程序的缓冲区写超出其长度的内容，造成缓冲区的溢出，从而破坏程序的堆栈，使程序转而执行其它指令，以达到攻击的目的。据统计，通过缓冲区溢出进行的攻击占所有系统攻击总数的80%以上。 造成缓冲区溢出的原因是程序中没有仔细检查用户输入的参数。

2制造缓冲区溢出

~~~~~~~~~~~~~~~~

一个程序在内存中通常分为程序段，数据端和堆栈三部分。程序段里放着程序的机器码和只读数据。数据段放的是程序中的静态数据。动态数据则通过堆栈来存放。在内存中，它们的位置是:

+------------------+ 内存低端

| 程序段 |

|------------------|

| 数据段 |

|------------------|

| 堆栈 |

+------------------+ 内存高端

当程序中发生函数调用时，计算机做如下 *** 作：首先把参数压入堆栈；然后保存指令寄存器(IP)中的内容做为返回地址(RET)；第三个放入堆栈的是基址寄存器(FP)；然后把当前的栈指针(SP)拷贝到FP，做为新的基地址；最后为本地变量留出一定空间，把SP减去适当的数值。

3通过缓冲区溢出获得用户SHELL

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

如果在溢出的缓冲区中写入我们想执行的代码，再覆盖返回地址(ret)的内 容，使它指向缓冲区的开头，就可以达到运行其它指令的目的。

低内存端 buffer sfp ret str 高内存端

<------ [ ][ ][ ][ ]

栈顶 ^ | 栈底

|________________________|

通常，我们想运行的是一个用户shell。

4利用缓冲区溢出进行的系统攻击

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

如果已知某个程序有缓冲区溢出的缺陷，如何知道缓冲区的地址，在那儿放入shell代码呢？由于每个程序的堆栈起始地址是固定的，所以理论上可以通过反复重试缓冲区相对于堆栈起始位置的距离来得到。但这样的盲目猜测可能要进行数百上千次，实际上是不现实的。解决的办法是利用空指令NOP。在shell代码前面放一长串的NOP，返回地址可以指向这一串NOP中任一位置，执行完NOP指令后程序将激活shell进程。这样就大大增加了猜中的可能性。

三 缓冲区溢出的保护方法

目前有四种基本的方法保护缓冲区免受缓冲区溢出的攻击和影响。在31中介绍了强制写正确的代码的方法。在32中介绍了通过 *** 作系统使得缓冲区不可执行，从而阻止攻击者殖入攻击代码。这种方法有效地阻止了很多缓冲区溢出的攻击，但是攻击者并不一定要殖入攻击代码来实现缓冲区溢出的攻击(参见 21节)，所以这种方法还是存在很弱点的。在33中，我们介绍了利用编译器的边界检查来实现缓冲区的保护。这个方法使得缓冲区溢出不可能出现，从而完全消除了缓冲区溢出的威胁，但是相对而言代价比较大。在34中我们介绍一种间接的方法，这个方法在程序指针失效前进行完整性检查。这样虽然这种方法不能使得所有的缓冲区溢出失效，但它的的确确阻止了绝大多数的缓冲区溢出攻击，而能够逃脱这种方法保护的缓冲区溢出也很难实现。然后在35，我们要分析这种保护方法的兼容性和性能优势(与数组边界检查)。

31 编写正确的代码

编写正确的代码是一件非常有意义但耗时的工作，特别象编写C语言那种具有容易出错倾向的程序(如:字符串的零结尾)，这种风格是由于追求性能而忽视正确性的传统引起的。尽管花了很长的时间使得人们知道了如何编写安全的程序，具有安全漏洞的程序依旧出现。因此人们开发了一些工具和技术来帮助经验不足的程序员编写安全正确的程序。

最简单的方法就是用grep来搜索源代码中容易产生漏洞的库的调用，比如对strcpy和sprintf的调用，这两个函数都没有检查输入参数的长度。事实上，各个版本C的标准库均有这样的问题存在。

为了寻找一些常见的诸如缓冲区溢出和 *** 作系统竞争条件等漏洞，代码检查小组检查了很多的代码。然而依然有漏网之鱼存在。尽管采用了 strncpy和snprintf这些替代函数来防止缓冲区溢出的发生，但是由于编写代码的问题，仍旧会有这种情况发生。比如lprm程序就是最好的例子，虽然它通过了代码的安全检查，但仍然有缓冲区溢出的问题存在。

为了对付这些问题，人们开发了一些高级的查错工具，如fault injection等。这些工具的目的在于通过人为随机地产生一些缓冲区溢出来寻找代码的安全漏洞。还有一些静态分析工具用于侦测缓冲区溢出的存在。

虽然这些工具帮助程序员开发更安全的程序，但是由于C语言的特点，这些工具不可能找出所有的缓冲区溢出漏洞。所以，侦错技术只能用来减少缓冲区溢出的可能，并不能完全地消除它的存在。除非程序员能保证他的程序万无一失，否则还是要用到以下32到34部分的内容来保证程序的可靠性能。

32 非执行的缓冲区

通过使被攻击程序的数据段地址空间不可执行，从而使得攻击者不可能执行被殖入被攻击程序输入缓冲区的代码，这种技术被称为非执行的缓冲区技术。事实上，很多老的Unix系统都是这样设计的，但是近来的Unix和MS Windows系统由于实现更好的性能和功能，往往在在数据段中动态地放入可执行的代码。所以为了保持程序的兼容性不可能使得所有程序的数据段不可执行。

但是我们可以设定堆栈数据段不可执行，这样就可以最大限度地保证了程序的兼容性。Linux和Solaris都发布了有关这方面的内核补丁。因为几乎没有任何合法的程序会在堆栈中存放代码，这种做法几乎不产生任何兼容性问题，除了在Linux中的两个特例，这时可执行的代码必须被放入堆栈中:

信号传递:

Linux通过向进程堆栈释放代码然后引发中断来执行在堆栈中的代码来实现向进程发送Unix信号。非执行缓冲区的补丁在发送信号的时候是允许缓冲区可执行的。

GCC的在线重用:

研究发现gcc在堆栈区里放置了可执行的代码作为在线重用之用。然而，关闭这个功能并不产生任何问题，只有部分功能似乎不能使用。

非执行堆栈的保护可以有效地对付把代码殖入自动变量的缓冲区溢出攻击，而对于其他形式的攻击则没有效果(参见21)。通过引用一个驻留的程序的指针，就可以跳过这种保护措施。其他的攻击可以采用把代码殖入堆或者静态数据段中来跳过保护。

33 数组边界检查

殖入代码引起缓冲区溢出是一个方面，扰乱程序的执行流程是另一个方面。不象非执行缓冲区保护，数组边界检查完全放置了缓冲区溢出的产生和攻击。这样，只要数组不能被溢出，溢出攻击也就无从谈起。为了实现数组边界检查，则所有的对数组的读写 *** 作都应当被检查以确保对数组的 *** 作在正确的范围内。最直接的方法是检查所有的数组 *** 作，但是通常可以采用一些优化的技术来减少检查的次数。目前有以下的几种检查方法:

331 Compaq C 编译器

Compaq公司为Alpha CPU开发的C编译器(在Tru64的Unix平台上是cc，在Alpha Linux平台上是ccc)支持有限度的边界检查(使用-check_bounds参数)。这些限制是:

只有显示的数组引用才被检查，比如“a[3]”会被检查，而“(a+3)”则不会。

由于所有的C数组在传送的时候是指针传递的，所以传递给函数的的数组不会被检查。

带有危险性的库函数如strcpy不会在编译的时候进行边界检查，即便是指定了边界检查。

由于在C语言中利用指针进行数组 *** 作和传递是如此的频繁，因此这种局限性是非常严重的。通常这种边界检查用来程序的查错，而且不能保证不发生缓冲区溢出的漏洞。

332 Jones & Kelly: C的数组边界检查

Richard Jones和Paul Kelly开发了一个gcc的补丁，用来实现对C程序完全的数组边界检查。由于没有改变指针的含义，所以被编译的程序和其他的gcc模块具有很好的兼容性。更进一步的是，他们由此从没有指针的表达式中导出了一个“基”指针，然后通过检查这个基指针来侦测表达式的结果是否在容许的范围之内。

当然，这样付出的性能上的代价是巨大的:对于一个频繁使用指针的程序如向量乘法，将由于指针的频繁使用而使速度比本来慢30倍。

这个编译器目前还很不成熟;一些复杂的程序(如elm)还不能在这个上面编译，执行通过。然而在它的一个更新版本之下，它至少能编译执行ssh软件的加密软件包。其实现的性能要下降12倍。

333 Purify:存储器存取检查

Purify是C程序调试时查看存储器使用的工具而不是专用的安全工具。Purify使用“目标代码插入”技术来检查所有的存储器存取。通过用Purify连接工具连接，可执行代码在执行的时候数组的所有引用来保证其合法性。这样带来的性能上的损失要下降3-5倍。

334 类型-安全语言

所有的缓冲区溢出漏洞都源于C语言缺乏类型安全。如果只有类型-安全的 *** 作才可以被允许执行，这样就不可能出现对变量的强制 *** 作。如果作为新手，可以推荐使用具有类型-安全的语言如Java和ML。

但是作为Java执行平台的Java虚拟机是C程序，因此通过攻击JVM的一条途径是使JVM的缓冲区溢出。因此在系统中采用缓冲区溢出防卫技术来使用强制类型-安全的语言可以收到意想不到的效果。

34 程序指针完整性检查

程序指针完整性检查和边界检查由略微的不同。与防止程序指针被改变不同，程序指针完整性检查在程序指针被引用之前检测到它的改变。因此，即便一个攻击者成功地改变了程序的指针，由于系统事先检测到了指针的改变，因此这个指针将不会被使用。

与数组边界检查相比，这种方法不能解决所有的缓冲区溢出问题;采用其他的缓冲区溢出方法就可以避免这种检测。但是这种方法在性能上有很大的优势，而且在兼容性也很好。

程序完整性检查大体上有三个研究方向。在341中会介绍Snarskii为FreeBSD开发了一套定制的能通过监测cpu堆栈来确定缓冲区溢出的libc。在342中会介绍我们自己的堆栈保护方法所开发的一个编译器，它能够在函数调用的时候自动生成完整性检测代码。最后在343，我们介绍正在开发中的指针保护方法，这种方法类似于堆栈保护，它提供对所有程序指针的完整性的保护。

341 手写的堆栈监测

Snarskii为FreeBSD开发了一套定制的能通过监测cpu堆栈来确定缓冲区溢出的libc。这个应用完全用手工汇编写的，而且只保护 libc中的当前有效纪录函数。这个应用达到了设计要求，对于基于libc库函数的攻击具有很好的防卫，但是不能防卫其它方式的攻击。

342 堆栈保护:编译器生成的有效纪录完整性检测

堆栈保护是一种提供程序指针完整性检查的编译器技术，通过检查函数活动纪录中的返回地址来实现。堆栈保护作为gcc的一个小的补丁，在每个函数中，加入了函数建立和销毁的代码。加入的函数建立代码实际上在堆栈中函数返回地址后面加了一些附加的字节。而在函数返回时，首先检查这个附加的字节是否被改动过。如果发生过缓冲区溢出的攻击，那么这种攻击很容易在函数返回前被检测到。

但是，如果攻击者预见到这些附加字节的存在，并且能在溢出过程中同样地制造他们，那么他就能成功地跳过堆栈保护的检测。通常，我们有如下的两种方案对付这种欺骗:

终止符号:

利用在C语言中的终止符号如0(null)，CR，LF，-1(EOF)等不能在常用的字符串函数中使用，因为这些函数一旦遇到这些终止符号，就结束函数过程了。

随机符号:

利用一个在函数调用时产生的一个32位的随机数来实现保密，使得攻击者不可能猜测到附加字节的内容。而且，每次调用，附加字节的内容都在改变，也无法预测。

通过检查堆栈的完整性的堆栈保护法是从Synthetix方法演变来的。Synthetix方法通过使用准不变量来确保特定变量的正确性。这些特定的变量的改变是程序实现能预知的，而且只能在满足一定的条件才能可以改变。这种变量我们称为准变量。Synthetix开发了一些工具用来保护这些变量。

攻击者通过缓冲区溢出而产生的改变可以被系统当做非法的动作。在某些极端的情况下，这些准不变量有可能被非法改变，这是就需要堆栈保护来提供更完善的保护了。

实验的数据表明，堆栈保护对于各种系统的缓冲区溢出攻击都有很好的保护作用，并能保持较好的兼容性和系统性能。随后，我们用堆栈保护的方法重新构造了一个完整的Linux系统(Red Hat 51)。然后我们用XFree86-332-5和lsof的漏洞对此进行了攻击，结果表明，这个系统有效地抵御了这些攻击。这些分析表明，堆栈保护能有效抵御现在的和将来的基于堆栈的攻击。

堆栈保护版本的Red Hat Linux 51已经在各种系统上运行了多年，包括个人的笔记本电脑和工作组文件服务器。从我们的Web服务器上可以得到这个版本，而且在我们的邮件列表里已经有了 55个成员。出了仅有的一次例外，这个系统和本来的系统工作完全一样，这表明堆栈保护并不对系统的兼容性构成很大的影响。

我们已经用各种性能测试来评测堆栈保护的性能。Mircobenchmarks的结果表明在函数的调用，堆栈保护中增加了系统的

开销。而在网络的测试中(需要用到堆栈保护的地方)，则表明这种开销不是很大。

我们的第一个测试对象是SSH，它提供了极强的加密和认证，用来替代Berkeley的r系列指令。SSH使用了软件加密，因此系统的占用的带宽不大，我们用网络间复制一个大的文件来测试带宽:

scp bigsource localhost:bigdest

测试结果表明:堆栈保护几乎不影响SSH的网络吞吐性能。

第二个测试使用了Apache Web服务器。如果这种服务器存在基于堆栈的攻击，那么攻击者就可以轻易地取得Web服务器的控制权，允许攻击者阅读隐秘的内容和肆意篡改主页的内容。同时，Web服务器也是对性能和带宽要求较高的一个服务器部件。

我们用WebStone对带有和不带堆栈保护的Apache Web服务器进行了测试。

和SSH一样，他们的性能几乎没有区别。在客户数目较少的情况下，带有保护的服务器性能比不带保护的略微好些，在客户端数目多的时候，不带保护的性能好些。在最坏的情况下，带保护的服务器比不带保护的要差8%的连接性能，而在平均延时上保持优势。象以前一样，我们把这些归结为噪声的影响。因此，我们的结论是:堆栈保护对Web服务器系统性能没有重大的影响。

343 指针保护:编译器生成程序指针完整性检查

在堆栈保护设计的时候，冲击堆栈构成了缓冲区溢出攻击的常见的一种形式。有人推测存在一种模板来构成这些攻击(在1996年的时候)。从此，很多简单的漏洞被发现，实施和补丁了，很多攻击者开始用在第二部分中描述的更一般的方法实施缓冲区溢出攻击。

指针保护是堆栈保护针对这种情况的一个推广。通过在所有的代码指针之后放置附加字节来检验指针在被调用之前的合法性。如果检验失败，会发出报警信号和退出程序的执行，就如同在堆栈保护中的行为一样。这种方案有两点需要注意:

附加字节的定位:

附加字节的空间是在被保护的变量被分配的时候分配的，同时在被保护字节初始化过程中被初始化。这样就带来了问题;为了保持兼容性，我们不想改变被保护变量的大小，因此我们不能简单地在变量的结构定义中加入附加字。还有，对各种类型也有不同附加字节数目。

检查附加字节:

每次程序指针被引用的时候都要检查附加字节的完整性。这个也存在问题;因为“从存取器读”在编译器中没有语义;编译器更关心指针的使用，而各种的优化算法倾向于从存储器中读入变量。

还有随着不同类型的变量，读入的方法也各自不同。

我们已经开发了指针保护的一个原型(还是基于gcc的)，通过附加字节来保护静态分配的函数指针，但不适用于结构和数组类型。这个计划还远没有完成。一旦这个项目完成了，那么用它和堆栈保护构成的可执行代码将不会受到缓冲区溢出的攻击了。

目前为止，只有很少一部分使用非指针变量的攻击能逃脱指针保护的检测。但是，可以通过在编译器上强制对某一变量加入附加字节来实现检测，这时需要程序员自己手工加入相应的保护了。

35 兼容性和性能的考虑

程序指针完整性检查与边界检查相比，并不能防止所有的缓冲区溢出问题。然而在执行的性能和兼容性上具有相当的优势:

性能:

边界检查必须在每个数组元素 *** 作时完成一次检查。相比之下，程序指针检查只在被引用的时候实现检查。无论在C还是在C++中，这种花在程序指针引用上的开销始终比数组的指针引用小。

应用效能:

边界检查最难实现之处在于在C语言中，很能确定数组的边界。这是由于在C中，数组的概念和通用指针的混用造成的。由于一个指针是一个独立的对象，没有与特定的边界条件关联，只有一个系统的机器字来存储它，而标识边界信息的数据却没有存放。因此需要特殊的方法来恢复这些信息;数组的引用将不在是一个简单的指针，而是一个对缓冲区描述的指针组。

与现有代码的兼容性:

一些边界检查方法为了与现有的代码保持兼容而在系统的性能上得到了损失。而另一些则用别的方法达到目的。这样就打破的传统的C的转换规则，转而产生了一类新的C编译器，只能编译C的一个子集，有的还不能使用指针或者需要别的改变。

四 有效的组合

在这里我们研究、比较在第二部分描述的各种漏洞攻击和在第三部分描述的防卫方法，以此来确定何种组合能完全消除缓冲区溢出问题。但是我们没有把边界检查计算在内，因为它能有效地防止所有的缓冲区溢出，但是所需的开销也是惊人的。

最普通的缓冲区溢出形式是攻击活动纪录然后在堆栈中殖入代码。这种类型的攻击在1996年中有很多纪录。而非执行堆栈和堆栈保护的方法都可以有效防卫这种攻击。非执行堆栈可以防卫所有把代码殖入堆栈的攻击方法，堆栈保护可以防卫所有改变活动纪录的方法。这两种方法相互兼容，可以同时防卫多种可能的攻击。

剩下的攻击基本上可以用指针保护的方法来防卫，但是在某些特殊的场合需要用手工来实现指针保护。全自动的指针保护需要对每个变量加入附加字节，这样使得指针边界检查在某些情况下具有优势。

最为有趣的是，第一个缓冲区溢出漏洞--Morris蠕虫使用了现今所有方法都无法有效防卫的方法，但是却很少有人用到，也许是这种方法过于复杂的缘故吧。

五 结论

在本文中，我们详细描述和分析了缓冲区溢出的攻击和防卫方法。由于这种攻击是目前常见的攻击手段，所以进行这个方面的研究工作是有意义和成效的。研究的结果表明，堆栈保护方法和非执行缓冲区方法对于当前绝大多数的攻击都能有效地防御，指针保护的方法可以对剩下的攻击进行有效的防御。最后声明的是对于Morris蠕虫的攻击，迄今还没有有效的防御手段

以上就是关于200分求加工中心编程教程全部的内容，包括:200分求加工中心编程教程、学C语言需要注意哪些、如何成为一名自由的程序员等相关内容解答，如果想了解更多相关内容，可以关注我们，你们的支持是我们更新的动力！