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出版者:北京大学出版社

作者:于娉

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2002-01-01

价格:29.0

装帧:

isbn号码:9787301012185

丛书系列:

图书标签:

• UNIX
• 操作系统
• Linux
• 学习
• 教程
• 技术
• 计算机
• 编程
• Shell
• 命令
• 实践

深入探索经典编程范式：面向现代软件开发的 C 语言精要与实践 本书聚焦于 C 语言作为构建底层系统和高效应用程序的基石，旨在为读者提供一套扎实、系统且与时俱进的 C 语言知识体系。它不是一本关于 UNIX 操作系统的入门或高级指南，而是将 C 语言本身视为一门强大的工程工具，深入剖析其语言特性、内存管理机制以及在现代软件架构中的应用。 第一部分：C 语言的基石与核心语义 本书的开篇着重于奠定坚实的 C 语言基础，而非依赖于特定的操作系统环境。我们将从 C 语言的语法结构、数据类型和运算符的底层实现原理入手。这包括对基本类型（`int`, `char`, `float`, `double`）在不同架构下的字节表示和精度限制的细致讲解，以及复合类型如数组和结构体的内存布局分析。 重点章节将深入探讨指针（Pointers）。我们不会停留在“指针是地址”的表面理解，而是会详细阐述指针的算术运算、指针与数组的关系（以及二者的异同点）、函数指针的应用，以及如何利用多级指针进行复杂的数据结构操作。特别是，我们将剖析函数调用栈帧（Stack Frame）的工作机制，解释参数传递（按值传递的本质）和局部变量的生命周期管理，这对于理解程序执行流程至关重要。 此外，本部分会详尽讨论预处理器（Preprocessor）的使用。这不仅包括宏的定义与替换，更侧重于条件编译（`ifdef`, `ifndef`）在编写可移植代码和管理不同编译目标时的工程实践，以及头文件的正确包含策略，避免冗余编译和符号冲突。 第二部分：内存管理与数据结构构建的艺术 现代软件的性能瓶颈往往与内存访问模式和管理效率息息相关。本书的第二部分将 C 语言的内存管理能力提升到核心位置。 动态内存分配是本部分的核心。我们将对比 `malloc`, `calloc`, `realloc`, 和 `free` 的内部机制，深入讲解堆（Heap）的工作原理、内存碎片化问题以及如何编写健壮的代码来处理内存分配失败的情况。我们还将探讨 C99/C11 标准中引入的内存初始化和对齐要求。 随后，我们将转向自定义数据结构的构建。重点在于如何使用 C 语言的原始类型和指针，手工实现高效的数据组织方式。这包括： 1. 链表变体：从单向链表到双向链表，再到循环链表，分析每种结构在插入、删除和遍历操作中的时间复杂度差异。 2. 树结构：构建二叉树、二叉搜索树（BST），并详细讲解平衡树（如 AVL 或红黑树的基础概念，即便不深入实现所有细节，也要理解其平衡的必要性）。 3. 哈希表（Hash Tables）：讲解哈希函数的选择、冲突解决策略（如链式法和开放定址法），以及如何使用 C 语言构建一个可伸缩的映射结构。 这些章节都强调在不依赖高级库的情况下，理解数据结构在内存中如何“落地生根”。 第三部分：模块化、I/O 操作与错误处理 为了构建大型、可维护的程序，C 语言的模块化和标准输入/输出机制是不可或缺的。 文件与 I/O 操作将覆盖标准库中的 ``。我们将超越简单的 `printf`/`scanf`，深入研究流（Streams）的概念、缓冲机制（行缓冲、全缓冲、无缓冲）对性能的影响。重点在于文件操作：打开、关闭文件，顺序读写（`fgetc`, `fputc`, `fgets`, `fputs`），以及块读写（`fread`, `fwrite`）的应用，特别是在处理二进制文件时的字节级操作。 字符串处理的深度解析是必不可少的。我们不仅会回顾 `string.h` 中的标准函数，还会分析它们潜在的边界溢出风险，并指导读者如何安全地进行字符串拼接、比较和查找，强调空终止符（Null Terminator）的重要性。 错误处理机制的构建是健壮代码的标志。本书会详细讨论 C 语言中传统的错误码返回机制、`errno` 的使用，以及如何设计清晰的函数接口，使调用者能够有效捕获和响应运行时错误，而不是让程序意外终止。 第四部分：面向工程实践的高级主题 本部分的探讨将 C 语言的应用推向更专业的领域，关注代码的效率、兼容性和并发基础。 类型限定符与内存模型：深入讲解 `const`, `volatile` 的精确含义及其对编译器优化和硬件交互的影响。`const` 关键字在指针和函数参数中的不同位置代表的意义将被清晰区分。 函数高级特性：讨论可变参数函数（`stdarg.h`）的原理，分析内联函数（`inline`）的优化效果，以及如何使用 `static` 关键字在文件和函数级别实现信息隐藏（封装）。 基本并发概念的引入：虽然本书不涉及操作系统层面的线程库（如 POSIX Threads），但我们会探讨 C 语言层面如何通过函数指针和回调机制来模拟异步或事件驱动的结构。这为后续学习多线程编程打下坚实的逻辑基础，帮助读者理解，即使在单线程环境中，代码的逻辑结构也应考虑潜在的并发执行顺序。 总结： 《C 语言精要与实践》是一本为追求底层理解和工程效率的开发者量身定制的教材。它侧重于 C 语言作为一种精确控制硬件资源的工具的本质，而非特定于任何操作系统环境下的应用开发技巧。通过对内存、指针和数据结构的深度剖析，读者将获得构建高性能、高可靠性软件系统的核心能力。

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坦白讲，这本书的阅读体验是充满“汗水”与“成就感”交织的过程。它的深度是毋庸置疑的，对于那些只想快速学会几个命令然后应付日常工作的读者来说，可能会觉得过于晦涩和冗长。但是，如果你的目标是成为一名真正的系统级专家，那么这本书就是你必须跨越的高峰。最让我感到惊喜的是，它对于系统安全性的探讨。在当前信息安全日益重要的背景下，书中对权限隔离、安全域划分以及内核态与用户态边界的描述，提供了坚实的理论基础。作者没有回避现实世界中的安全漏洞是如何利用内核机制的缺陷来实现的，这种批判性的视角，让读者在学习“如何构建”的同时，也深刻理解了“如何防范破坏”。这种平衡的视角，在其他同类书籍中是极其罕见的，它确保了读者不仅仅是技术的学习者，更是负责任的系统构建者。

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这本书的笔触非常细腻，尤其在讲解那些常常被初学者忽略的“边缘地带”时，更是展现了其专业性。例如，关于虚拟内存管理中页面置换算法的变种及其在不同硬件平台上的性能差异分析，简直是精妙绝伦。它没有仅仅停留在LRU、FIFO这些基础算法的描述上，而是引入了工作集模型和PFF（页面错误频率）策略，甚至讨论了如何通过硬件辅助机制来优化TLB（转换后援缓冲器）的性能。对于那些希望将自己的应用程序性能推向极限的开发者来说，这些细节是至关重要的。我发现，以往自己写的、自认为“优化过”的代码，在这本书的参照下，暴露出许多潜在的性能瓶颈和不稳定的因素。它促使我重新审视每一个系统调用的开销，理解了上下文切换的真正代价。这是一本需要反复研读、并且会随着个人经验增长而不断展现新内涵的“工具箱”。

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拿到这本书的时候，我其实是带着一种“挑战”的心态。市面上关于系统编程的书籍汗牛充栋，但真正能让人觉得“醍醐灌顶”的却凤毛麟角。这本书的结构设计非常巧妙，它没有一开始就抛出复杂的代码示例，而是用了大量的篇幅来梳理历史脉络和设计哲学。从早期的分时系统到现代的微内核架构，作者仿佛是一位经验丰富的老船长，带领我们穿越操作系统的发展浪潮。尤其让我印象深刻的是它对I/O子系统复杂性的剖析。数据如何在磁盘、缓存、内存和用户空间之间高效、安全地流动，书中通过清晰的图示和流程分析，将这一复杂流程解构得淋漓尽致。我过去总觉得I/O是系统中最难以捉摸的部分，但读完后，我对块设备驱动模型、中断处理和DMA（直接内存访问）的协同工作机制有了前所未有的透彻把握。这本书的价值在于，它教会的不是“如何敲代码”，而是“如何像系统架构师一样思考”。

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这部关于操作系统理论的经典著作，简直是为那些渴望深入理解计算机底层机制的求知者量身打造的。作者以极其严谨的学术态度，构建了一个宏大而精密的知识体系。开篇部分，对于操作系统的基本概念，如进程管理、内存分配和文件系统的核心原理，进行了深入浅出的阐述。特别是对并发控制机制的讨论，简直是教科书级别的范本，它没有停留在表面的API介绍，而是深入到了内核级的调度算法和同步原语的实现细节。我花了相当长的时间去消化其中关于死锁检测与避免策略的章节，作者提供的数学模型和形式化描述，让原本晦涩难懂的概念变得清晰可见，让人不得不佩服其深厚的理论功底。读完这部分，你对“为什么系统会卡住”以及“如何设计出健壮的并发程序”会有一个全新的、近乎哲学的理解。它不仅仅是一本工具书，更像是一部操作系统领域的“思想史”，引领读者从零开始构建起对现代计算架构的完整认知框架。

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我必须承认，这本书的排版和语言风格，体现了一种老派的、专注技术的严肃态度。它几乎没有花哨的修饰，每一个章节、每一个段落都充满了信息密度。特别是对文件系统的持久化和一致性模型（如journaling和Copy-on-Write）的详细对比分析，简直是一场关于数据可靠性的深度辩论。作者通过模拟不同的故障场景（如突然断电），清晰地展示了不同设计选择如何影响数据恢复的复杂程度。这种对“健壮性”近乎偏执的追求，使得全书的论述都建立在一个非常可靠的基石之上。读完之后，我不再满足于仅仅知道`sync`命令的作用，而是开始思考，在多核、分布式环境下，如何设计一个能够自我修复、保证事务原子性的存储系统。这本书无疑是奠定坚实基础、培养系统思维的绝佳选择，它要求读者付出努力，但回报绝对是超值的知识沉淀。

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