身為程式設計師多年，作者今天突然對這件事感到十分好奇了。我問計算機芸芸部件，1+1究竟是如何計算的，他們都茫然的看著我。

開啟谷歌瀏覽器->Console面板，大腦向雙手不停傳送生物電訊號，肌肉細胞大量鈣分子游離到細胞外肌肉拉緊，鈣分子回到細胞內肌肉又鬆開，鈣分子來來回回進進出出多次，在大腦總樞紐指揮下，在多指配合下，最終完成了1、Shift+、1的鍵入，然後回車，輸出如下：

谷歌瀏覽器返回了2。

作者問瀏覽器：“你小子是怎麼知道1+1等於2的？縱觀人類進化史，從學會使用石頭，到學會結繩記數，用了100萬年。你年紀輕輕28歲，是怎麼知道1+1等於2的？”

瀏覽器說：“我不知道啊，是v8告訴我的。”

“v8是誰？是男是女？”

“非男非女，亦男亦女。v8是谷歌研發的JavaScript引擎，你發給我的JS程式碼，都是由他執行的。”

“把v8叫來，我有事問他。”

不一會兒，v8來到我面前。我問他：“你是怎麼知道1+1等於2的？人類世界上最聰明的孩子降生時，都不知道1+1是等於2的。你是怎麼知道的？”

“我並不知道1+1等於幾，我所有結果都是基於您的輸入給出的。”

作者問v8：“當瀏覽器把1+1發給你以後，你幹了啥？”

“我就是進行了詞法分析、語法分析，建立了語法樹、符號表等...”

瀏覽器說：“這些都不要說了，這都是身為編譯器/直譯器的份內之事，大家都是這麼幹的，我解析Html標籤也是這麼幹的。直接說你解析完了幹了什麼？”

v8道：“解析完了，我就使用了MacroAssembler庫...”

瀏覽器說："MacroAssembler庫就是縮寫為masm的彙編庫吧，我去年在Strongtalk VM那裡見過他，要知道Strongtalk VM可是大大鼎鼎的Java虛擬機器HotSpot JVM的前輩呢！Java可是比JS快多了！"瀏覽器顯得是一個見多識廣的人。要知道全世界的www網頁都展示都在他上面顯示，他真的是見多識廣。

但作者不喜歡瀏覽器自作聰明，“瀏覽器別打岔，v8你繼續講，使用masm幹了什麼？”

v8道：“masm提供了很多方法，基本和js是一一對應的，js語句是什麼，就呼叫對應的masm方法。例如1+1這名js程式碼，對應呼叫masm的C++程式碼是這樣的：

#define __ masm.
__ mov(eax, 1) //在這裡 __ 是一個巨集，在預處理之後將被統一替換為“masm.”。這一句是將暫存器eax設定為1
__ add(eax, 1) //這一句將暫存器的值加1
__ ret(eax) //這裡返回寄存值的值

(以上只是示例，虛擬碼不要當真)

上面是C++程式碼，在記憶體裡生成機器碼大概長這個樣子：”

B8 01 00 00 00 ;mov eax,1
83 C0 01 ;add eax,1

瀏覽器道：“胡說！機器碼都是二進位制格式010110010這種的，你這種B8、C0是什麼機器碼？”

v8道：“我沒有胡說啊！'B8 01 00 00 00'這是二進位制機器碼的16進位制展示，人類使用16進位制更方便閱讀，但我和CPU交流都是以010110010這種二進位制方式。”

這時CPU聽到有人叫他的名字，按耐不住了。CPU問：“誰在說俺的大名！v8,那後面的'mov eax,1'是什麼？我怎麼從來沒見你提過？”

v8道：“'mov eax,1'是機器碼註釋，是給人類大哥看的，我給你看的都是二進位制位元組碼，是010110010這種。像mov它只是諸如1010這種彙編指令的代名詞，人類寫的是mov，彙編編譯器譯完就是1010了。

eax是暫存器地址，'mov eax,1'這句指令就是將暫存器的值設為1。同時，它下面那句'add eax,1'是將暫存器的數值加1。add與mov不就是你的兩個指令嗎，CPU大哥？如果我發錯了指令，大哥從來都不曾理會我。”

CPU點點頭。

瀏覽器繼續問：“好啊v8，使用者每天都罵我慢得像蝸牛，罪魁禍首原來在你這。碼農都說你快，我每天看你卻很慢。原來你是將js程式碼先轉成了彙編程式碼，再將彙編程式碼轉成為機器器，一件事轉二道手續，這樣能不慢嗎？為什麼不直接將js程式碼轉為二進位制機器碼交給CPU大哥執行？”

“哈哈哈”，v8大笑道：“瀏覽器，你只知表面，不知就理。js是解析型語言，如何直接編譯成機器碼？如果是這樣，它不就和Java一樣，是編譯型語言了嗎？”

瀏覽器反駁道：“雖然是解釋型語言，為什麼不能先編譯再執行？在Java版JS直譯器rhino中，js指令碼不是被編譯為Java位元組碼執行的嗎？”

作者覺得討論有點跑偏了，道：“言歸正傳。v8，瀏覽器給你的js程式碼，你是讀一行呼叫masm轉化一行，還是讀完了一起呼叫masm再轉化的？”

v8說：“是一起轉化的，但這一切都是在記憶體那裡折騰的。我有兩個助手，一個叫初級全碼編譯器（官名叫Full Code Generator），他將所有js程式碼依次呼叫masm全部在記憶體中走了一遍；另一個叫優化能手編譯器（官名叫Crankshaft），他針對執行多次的程式碼，以全碼編譯器的編譯結果為基礎，再作一次優化編譯，目的是使程式碼執行更快。”

這時記憶體說話了，“是啊，每次都把我折騰的暈頭轉向。別的exe檔案，是先於我這裡載入、後交給CPU執行，一次搞定，很乾脆。唯有v8交給我的執行檔案，連個名字都沒有，忽長忽短，變化莫測。”

CPU說：“但是我感覺v8交給我的機器碼和普通的exe檔案機器碼沒有什麼區別，在我這裡他們都是合法公民。只要機器指令全部正確，我就能返回正確的執行結果。”

看來v8並不知道1+1為什麼等於2，v8為了執行js快一點，大量佔用了記憶體空間，是用”空間換時間”的方法，博得了“v8引擎執行快”的美名。具體為什麼1+1等於2，還需要問問CPU。

作者對CPU道：“CPU，你說只要指令正確，你就能返回正確結果。那麼v8將1+1的機器碼傳給你，你都做了什麼？”

CPU道：“報告主人，我什麼都沒有做。我做的一切，都是讓按照您的指令完成的。這一切都是您的智慧啊！”CPU態度很誠懇。

瀏覽器小聲道：“噓，馬屁精！”

CPU不理會，繼續說道：“首先，當我看到'mov eax 1'，就知道這是叫我將值1移動到暫存器eax處。我有一個助理，叫指令指揮官，他負責指令的分類與排程。例如他看到指令是010100010010，首先從前4位0101判斷，這是一個暫存器設定命令，於是就打電話通知暫存器老頭來領取資料包裹；如果看到前4位是1010，就知道這是一個加法指令，就打電話通知算術運算單位的加法器來領取資料和任務，待加法器計算完了，他會將運算結果發給暫存器老頭儲存。”

這時瀏覽器對CPU如何計算的也起了好奇，問道：“不要說人話，講機器語言，說人話我們聽不懂。指令指揮官是如何給你的單位職員分派任務的？他看到0101，是怎麼知道應該分派給暫存器老頭的？”

“這麼簡單你都不明白嗎？比如0101這4個bit，依次代表4個路口，每個路口有兩個岔，0向左轉，1向右轉，這樣0101一路走下來不就知道是哪個職員負責了。”

指令分派確實簡單，關鍵還在加法器上。1+1等於幾是他算出來的，於是作者問道：“CPU，那加法器是如何計算1+1的呢？”

CPU道：“這就不那麼簡單了。加法器並不知道1+1等於幾。加法器是由半加器組成的，而半加器又是由一個異或門加一個與門組成的，如下所示是一個半加器：

（在上圖中，A、B是輸入，S是結果，C是進位結果。）

學過數學很容易理解，異或門的邏輯是這樣的：

負負得負、正負得正、負正得正、負負得正，這就是異或門邏輯。如果說異或閘電路有點複雜，那麼異或門又可以由與非門表示：

（讀者可以將1、0不同值分別代入A、B，驗證異或門結果Q）

與非門的邏輯是這樣的：

負負得正、負正得正、正負得正、正正得負。與非門簡單電路可以是這樣的：

x、y是兩個開關。x、y的開狀態為1，關狀態為0。x、y相當於與非門中的A、B。x、y狀態全開，以及任何一個狀態為開，電路都是不通的。只有當x、y狀態全為關，電路才是通的。

與非門可以由開關設計組成，異或門也可以由開關組成。異或門加一個與門組成了半加器，多個半加器串到一起，就組成了全加器，如下所示：

低位半加器的進位結果恰是高位半加器的輸入，合在一起就組成了一個多位全加器。所以，我的加法運算能力也不是無限的，能算多大數字是由硬體決定的。”

這下明白了，CPU並不知道1+1等於2。之所以1+1能算出等於2，是人類在設計CPU的時候賦能給它的。而CPU內所有的運算，歸根結底又都是開關的開合。從這點來看，計算機的鼻祖竟然是小小的開關。

瀏覽器問：“CPU，這樣說來你的加法器都是由眾多開關實現的。那減法運算、乘法運算、除法運算又是怎麼實現的？”

CPU道：“減法在我這裡也是加法，乘法是換算為多位加法累加的，除法又可以換算為乘法。所以，所有四則運算都是由加法實現的。包括文字與音訊、視訊資訊處理，在我這裡都是二進位制的加減乘法與邏輯與非。”

瀏覽器又問：“那這樣說，在你內部肯家有很多很多的開關嘍？”

CPU說：“人類發明了一種雙極型三極體，簡稱電晶體。在我內部，電晶體不多，也就有幾十億個吧。每個電晶體就相當於一個電路中的開關。”

原來作者在瀏覽器裡簡單敲一個1+1，CPU那裡就要噼裡啪啦開關個不停。

計算機並沒有智慧。我們從巨集觀上看，彷彿計算機擁有了智慧一般，能處理很多複雜的問題，其實都是通過數以億計的電晶體開關電路實現的，並且這種能力也都是人類賦予它的。

在人的大腦中，也有幾十億個神經元，像一個計算機一樣。人為什麼擁有智慧？或者人根本也並不擁有智慧，在上帝那裡，我們的大腦也只是按照他老人家的設計表現開頭狀態而已？

2018年12月21日於北京

藝覽無餘

首發於“藝述思維”微信公眾號：JS是如何計算 1+1=2 的？