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出版者:北京大學齣版社

作者:於娉

出品人:

頁數:0

译者:

出版時間:2002-01-01

價格:29.0

裝幀:

isbn號碼:9787301012185

叢書系列:

圖書標籤:

• UNIX
• 操作係統
• Linux
• 學習
• 教程
• 技術
• 計算機
• 編程
• Shell
• 命令
• 實踐

深入探索經典編程範式：麵嚮現代軟件開發的 C 語言精要與實踐 本書聚焦於 C 語言作為構建底層係統和高效應用程序的基石，旨在為讀者提供一套紮實、係統且與時俱進的 C 語言知識體係。它不是一本關於 UNIX 操作係統的入門或高級指南，而是將 C 語言本身視為一門強大的工程工具，深入剖析其語言特性、內存管理機製以及在現代軟件架構中的應用。 第一部分：C 語言的基石與核心語義 本書的開篇著重於奠定堅實的 C 語言基礎，而非依賴於特定的操作係統環境。我們將從 C 語言的語法結構、數據類型和運算符的底層實現原理入手。這包括對基本類型（`int`, `char`, `float`, `double`）在不同架構下的字節錶示和精度限製的細緻講解，以及復閤類型如數組和結構體的內存布局分析。 重點章節將深入探討指針（Pointers）。我們不會停留在“指針是地址”的錶麵理解，而是會詳細闡述指針的算術運算、指針與數組的關係（以及二者的異同點）、函數指針的應用，以及如何利用多級指針進行復雜的數據結構操作。特彆是，我們將剖析函數調用棧幀（Stack Frame）的工作機製，解釋參數傳遞（按值傳遞的本質）和局部變量的生命周期管理，這對於理解程序執行流程至關重要。 此外，本部分會詳盡討論預處理器（Preprocessor）的使用。這不僅包括宏的定義與替換，更側重於條件編譯（`ifdef`, `ifndef`）在編寫可移植代碼和管理不同編譯目標時的工程實踐，以及頭文件的正確包含策略，避免冗餘編譯和符號衝突。 第二部分：內存管理與數據結構構建的藝術 現代軟件的性能瓶頸往往與內存訪問模式和管理效率息息相關。本書的第二部分將 C 語言的內存管理能力提升到核心位置。 動態內存分配是本部分的核心。我們將對比 `malloc`, `calloc`, `realloc`, 和 `free` 的內部機製，深入講解堆（Heap）的工作原理、內存碎片化問題以及如何編寫健壯的代碼來處理內存分配失敗的情況。我們還將探討 C99/C11 標準中引入的內存初始化和對齊要求。 隨後，我們將轉嚮自定義數據結構的構建。重點在於如何使用 C 語言的原始類型和指針，手工實現高效的數據組織方式。這包括： 1. 鏈錶變體：從單嚮鏈錶到雙嚮鏈錶，再到循環鏈錶，分析每種結構在插入、刪除和遍曆操作中的時間復雜度差異。 2. 樹結構：構建二叉樹、二叉搜索樹（BST），並詳細講解平衡樹（如 AVL 或紅黑樹的基礎概念，即便不深入實現所有細節，也要理解其平衡的必要性）。 3. 哈希錶（Hash Tables）：講解哈希函數的選擇、衝突解決策略（如鏈式法和開放定址法），以及如何使用 C 語言構建一個可伸縮的映射結構。 這些章節都強調在不依賴高級庫的情況下，理解數據結構在內存中如何“落地生根”。 第三部分：模塊化、I/O 操作與錯誤處理 為瞭構建大型、可維護的程序，C 語言的模塊化和標準輸入/輸齣機製是不可或缺的。 文件與 I/O 操作將覆蓋標準庫中的 ``。我們將超越簡單的 `printf`/`scanf`，深入研究流（Streams）的概念、緩衝機製（行緩衝、全緩衝、無緩衝）對性能的影響。重點在於文件操作：打開、關閉文件，順序讀寫（`fgetc`, `fputc`, `fgets`, `fputs`），以及塊讀寫（`fread`, `fwrite`）的應用，特彆是在處理二進製文件時的字節級操作。 字符串處理的深度解析是必不可少的。我們不僅會迴顧 `string.h` 中的標準函數，還會分析它們潛在的邊界溢齣風險，並指導讀者如何安全地進行字符串拼接、比較和查找，強調空終止符（Null Terminator）的重要性。 錯誤處理機製的構建是健壯代碼的標誌。本書會詳細討論 C 語言中傳統的錯誤碼返迴機製、`errno` 的使用，以及如何設計清晰的函數接口，使調用者能夠有效捕獲和響應運行時錯誤，而不是讓程序意外終止。 第四部分：麵嚮工程實踐的高級主題 本部分的探討將 C 語言的應用推嚮更專業的領域，關注代碼的效率、兼容性和並發基礎。 類型限定符與內存模型：深入講解 `const`, `volatile` 的精確含義及其對編譯器優化和硬件交互的影響。`const` 關鍵字在指針和函數參數中的不同位置代錶的意義將被清晰區分。 函數高級特性：討論可變參數函數（`stdarg.h`）的原理，分析內聯函數（`inline`）的優化效果，以及如何使用 `static` 關鍵字在文件和函數級彆實現信息隱藏（封裝）。 基本並發概念的引入：雖然本書不涉及操作係統層麵的綫程庫（如 POSIX Threads），但我們會探討 C 語言層麵如何通過函數指針和迴調機製來模擬異步或事件驅動的結構。這為後續學習多綫程編程打下堅實的邏輯基礎，幫助讀者理解，即使在單綫程環境中，代碼的邏輯結構也應考慮潛在的並發執行順序。 總結： 《C 語言精要與實踐》是一本為追求底層理解和工程效率的開發者量身定製的教材。它側重於 C 語言作為一種精確控製硬件資源的工具的本質，而非特定於任何操作係統環境下的應用開發技巧。通過對內存、指針和數據結構的深度剖析，讀者將獲得構建高性能、高可靠性軟件係統的核心能力。

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我必須承認，這本書的排版和語言風格，體現瞭一種老派的、專注技術的嚴肅態度。它幾乎沒有花哨的修飾，每一個章節、每一個段落都充滿瞭信息密度。特彆是對文件係統的持久化和一緻性模型（如journaling和Copy-on-Write）的詳細對比分析，簡直是一場關於數據可靠性的深度辯論。作者通過模擬不同的故障場景（如突然斷電），清晰地展示瞭不同設計選擇如何影響數據恢復的復雜程度。這種對“健壯性”近乎偏執的追求，使得全書的論述都建立在一個非常可靠的基石之上。讀完之後，我不再滿足於僅僅知道`sync`命令的作用，而是開始思考，在多核、分布式環境下，如何設計一個能夠自我修復、保證事務原子性的存儲係統。這本書無疑是奠定堅實基礎、培養係統思維的絕佳選擇，它要求讀者付齣努力，但迴報絕對是超值的知識沉澱。

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這本書的筆觸非常細膩，尤其在講解那些常常被初學者忽略的“邊緣地帶”時，更是展現瞭其專業性。例如，關於虛擬內存管理中頁麵置換算法的變種及其在不同硬件平颱上的性能差異分析，簡直是精妙絕倫。它沒有僅僅停留在LRU、FIFO這些基礎算法的描述上，而是引入瞭工作集模型和PFF（頁麵錯誤頻率）策略，甚至討論瞭如何通過硬件輔助機製來優化TLB（轉換後援緩衝器）的性能。對於那些希望將自己的應用程序性能推嚮極限的開發者來說，這些細節是至關重要的。我發現，以往自己寫的、自認為“優化過”的代碼，在這本書的參照下，暴露齣許多潛在的性能瓶頸和不穩定的因素。它促使我重新審視每一個係統調用的開銷，理解瞭上下文切換的真正代價。這是一本需要反復研讀、並且會隨著個人經驗增長而不斷展現新內涵的“工具箱”。

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拿到這本書的時候，我其實是帶著一種“挑戰”的心態。市麵上關於係統編程的書籍汗牛充棟，但真正能讓人覺得“醍醐灌頂”的卻鳳毛麟角。這本書的結構設計非常巧妙，它沒有一開始就拋齣復雜的代碼示例，而是用瞭大量的篇幅來梳理曆史脈絡和設計哲學。從早期的分時係統到現代的微內核架構，作者仿佛是一位經驗豐富的老船長，帶領我們穿越操作係統的發展浪潮。尤其讓我印象深刻的是它對I/O子係統復雜性的剖析。數據如何在磁盤、緩存、內存和用戶空間之間高效、安全地流動，書中通過清晰的圖示和流程分析，將這一復雜流程解構得淋灕盡緻。我過去總覺得I/O是係統中最難以捉摸的部分，但讀完後，我對塊設備驅動模型、中斷處理和DMA（直接內存訪問）的協同工作機製有瞭前所未有的透徹把握。這本書的價值在於，它教會的不是“如何敲代碼”，而是“如何像係統架構師一樣思考”。

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這部關於操作係統理論的經典著作，簡直是為那些渴望深入理解計算機底層機製的求知者量身打造的。作者以極其嚴謹的學術態度，構建瞭一個宏大而精密的知識體係。開篇部分，對於操作係統的基本概念，如進程管理、內存分配和文件係統的核心原理，進行瞭深入淺齣的闡述。特彆是對並發控製機製的討論，簡直是教科書級彆的範本，它沒有停留在錶麵的API介紹，而是深入到瞭內核級的調度算法和同步原語的實現細節。我花瞭相當長的時間去消化其中關於死鎖檢測與避免策略的章節，作者提供的數學模型和形式化描述，讓原本晦澀難懂的概念變得清晰可見，讓人不得不佩服其深厚的理論功底。讀完這部分，你對“為什麼係統會卡住”以及“如何設計齣健壯的並發程序”會有一個全新的、近乎哲學的理解。它不僅僅是一本工具書，更像是一部操作係統領域的“思想史”，引領讀者從零開始構建起對現代計算架構的完整認知框架。

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坦白講，這本書的閱讀體驗是充滿“汗水”與“成就感”交織的過程。它的深度是毋庸置疑的，對於那些隻想快速學會幾個命令然後應付日常工作的讀者來說，可能會覺得過於晦澀和冗長。但是，如果你的目標是成為一名真正的係統級專傢，那麼這本書就是你必須跨越的高峰。最讓我感到驚喜的是，它對於係統安全性的探討。在當前信息安全日益重要的背景下，書中對權限隔離、安全域劃分以及內核態與用戶態邊界的描述，提供瞭堅實的理論基礎。作者沒有迴避現實世界中的安全漏洞是如何利用內核機製的缺陷來實現的，這種批判性的視角，讓讀者在學習“如何構建”的同時，也深刻理解瞭“如何防範破壞”。這種平衡的視角，在其他同類書籍中是極其罕見的，它確保瞭讀者不僅僅是技術的學習者，更是負責任的係統構建者。

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