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出版者:中国水利水电出版社

作者:黎陟

出品人:

页数:548

译者:

出版时间:2007-4

价格:68.00元

装帧:

isbn号码:9787508442822

丛书系列:

图书标签:

• 计算机
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《深入理解计算机系统：从底层硬件到应用软件的全面解析》 图书简介 在信息技术日新月异的今天，构建稳定、高效、安全的软件系统，要求开发者不仅要掌握高层编程语言的语法和框架，更需要对计算机系统底层的工作原理有深刻的洞察。《深入理解计算机系统：从底层硬件到应用软件的全面解析》正是这样一本旨在为读者构建坚实系统级知识体系的权威著作。 本书并非专注于某一门特定的编程语言或技术栈，而是将视角拉高，聚焦于连接硬件与应用软件之间的所有关键层次——从晶体管的物理行为，到操作系统如何管理资源，再到编译器如何将源代码转化为机器指令，直至应用程序如何利用这些基础能力实现复杂功能。 目标读者群体 本书面向所有渴望突破当前编程瓶颈，追求构建更健壮、性能更优异软件的工程师、计算机科学专业学生以及技术爱好者。无论你是一名热衷于性能优化的后端工程师，一名致力于理解虚拟机工作原理的编译器开发者，还是一名对操作系统内核结构充满好奇的研究人员，本书都将为你提供一个全面、深入且相互关联的知识框架。 核心内容深度剖析 本书的结构设计遵循了从最底层到最高层的自然递进逻辑，确保读者能够建立起清晰的系统认知地图。 第一部分：信息表示与计算基础 本部分奠定了理解后续所有内容的基础——计算机如何处理信息。 1. 数据表示：二进制的魔力与局限 我们深入探讨了数字在计算机内部的存储方式。整数的定点和浮点表示不仅仅是记住IEEE 754标准，更重要的是理解溢出、精度损失以及它们对数值计算带来的实际影响。我们细致分析了补码运算如何优雅地统一了加法和减法，以及位级操作（如位移、掩码）在高效算法设计中的应用。 2. 汇编语言与指令集架构 (ISA) 为了理解程序是如何实际执行的，我们详细剖析了现代处理器（如x86-64）的指令集架构。这包括寄存器的作用、栈帧的结构、函数调用的约定（调用约定），以及如何使用汇编语言阅读和理解机器码的执行流程。掌握汇编，是真正理解程序执行路径和调试底层错误的钥匙。我们强调了RISC与CISC设计哲学的差异及其对性能的影响。 3. 算术逻辑单元 (ALU) 与性能陷阱 我们追溯到CPU的核心——ALU，了解加法器和乘法器的基本逻辑门电路实现。随后，我们进入现代CPU设计的核心：流水线（Pipelining）、分支预测（Branch Prediction）的原理及其对程序性能的巨大影响。理解这些硬件优化，是编写“硬件友好型”代码的第一步。 第二部分：程序的结构与编译过程 本部分关注源代码如何一步步转化为可在硬件上运行的程序。 4. 编译器与链接器：代码的旅程 我们详细解析了编译过程的四个主要阶段：预处理、编译、汇编和链接。重点放在链接阶段：静态链接与动态链接的机制、符号解析、重定位的过程。理解目标文件（如ELF格式）的结构，是解决库依赖和符号冲突问题的关键。 5. 内存寻址与地址空间布局 程序运行时，其代码和数据如何在内存中占据一席之地？我们深入探讨了虚拟内存的概念，以及地址转换的机制。这包括页表（Page Tables）的结构、TLB（Translation Lookaside Buffer）的工作方式，以及用户空间地址布局（代码段、数据段、堆、栈）的严格划分。 6. 过程（函数）调用机制 函数调用是程序执行的骨架。本书详细剖析了栈帧的创建、参数的传递、返回地址的保存与恢复，以及尾递归优化等高级技巧。掌握这些，能帮助开发者有效避免栈溢出等经典错误。 第三部分：操作系统：资源管理的核心 操作系统是应用程序与硬件之间的桥梁，本部分聚焦于它是如何管理和抽象底层资源的。 7. 进程与线程：并发的基石 我们区分了进程（Process）和线程（Thread）的概念及其在内核中的表示。重点讲解了进程的创建、上下文切换的开销和机制。随后，深入探讨了并发编程模型，包括数据竞争、死锁、活锁等并发问题的根源。 8. 内存虚拟化与管理 操作系统如何为每个进程提供一个看似独占的地址空间？我们详细阐述了分页（Paging）机制如何实现内存的隔离和共享，以及缺页中断（Page Fault）的处理流程。同时，我们也分析了内存分配器（如malloc/free）的内部实现策略，如位图法、空闲链表等，解释了碎片化产生的原因及应对措施。 9. I/O系统与设备驱动 程序的运行离不开与外部世界的交互。我们考察了I/O设备的抽象层，包括轮询、中断驱动I/O以及最核心的直接内存访问（DMA）技术，理解这些技术如何最小化CPU在数据传输中的干预，从而提升整体系统吞吐量。 第四部分：系统级编程实践与性能优化 本部分将理论知识与实际编程场景紧密结合。 10. 缓存层次结构与性能优化 现代处理器性能的瓶颈往往不在于计算速度，而在于数据访问延迟。本书全面解析了CPU缓存（L1, L2, L3）的工作原理，包括缓存行、写策略（直写/回写）和替换算法。我们提供了大量实例，展示如何通过数据结构布局的调整、循环展开和数据局部性优化，实现数量级的性能提升。 11. 并发控制：同步原语的深入剖析 超越简单的互斥锁，我们探讨了操作系统提供的各种同步机制：信号量、条件变量、读写锁等。更进一步，我们分析了底层硬件提供的原子操作（如CAS指令），并演示如何利用这些原语构建高效且无锁（Lock-Free）的数据结构。 12. 健壮性与安全性：缓冲区溢出与安全编程 理解系统调用和栈的布局，是理解安全漏洞的基础。我们详细演示了栈缓冲区溢出的原理，以及现代编译器和操作系统采取的防御措施，如栈保护（Stack Canaries）、地址空间布局随机化（ASLR）等，强调编写安全代码的必要性。 结语 《深入理解计算机系统：从底层硬件到应用软件的全面解析》不仅仅是一本参考书，更是一张指引读者穿越复杂技术迷宫的地图。通过对这些核心概念的系统化梳理和深入剖析，读者将能够从根本上理解程序“为什么”会以特定的方式运行，从而在架构设计、性能调优和系统调试中，拥有无可比拟的洞察力和掌控力。它旨在培养的，是真正的“系统级思考者”。

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这本书的封面设计很有意思，那种硬朗又不失技术感的风格，一下子就抓住了我的眼球。我平时是个特别注重书籍颜值的人，所以说实话，一开始是被它的外观吸引的。翻开书页，一股淡淡的油墨香扑鼻而来，让我觉得这绝对是一本用心制作的书。我是在一家独立书店偶然发现它的，当时书架上有很多关于编程的书，但唯独这本《C程序员成长攻略》在众多书中显得格外突出，它的排版布局也十分清晰，看起来就很有条理。我试着翻了几页，里面的字体大小适中，行距也恰到好处，读起来非常舒服，一点也不费眼。而且，这本书的纸张质量也很好，摸起来有一种高级的质感，这让我觉得即使是长期阅读，也不会觉得它很廉价。我最喜欢的是它在章节之间的过渡设计，通常会用一些小插图或者引人思考的问句来承接，让整个阅读过程充满了一种探索的乐趣。这本书不仅仅是一本技术书籍，它更像是一位经验丰富的引路人，用一种非常亲切且充满智慧的方式，带领着读者一步步走向 C 语言编程的精深领域。它的每一个细节都透露出作者对编程的热爱和对读者学习体验的极致追求，这让我非常期待接下来深入阅读的旅程，相信它会带给我很多意想不到的惊喜。

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这本书给我的感觉是，它不仅仅是一本技术手册，更像是一本关于“成长”的哲学书。作者在书中不仅仅传递 C 语言的知识，更重要的是，他分享了成为一名优秀 C 程序员所需的思维方式和职业素养。从如何构建一个完整的项目，到如何进行有效的团队协作，再到如何持续学习和适应技术发展，这些内容都让我受益匪浅。我喜欢书中那种鼓励创新和探索的精神，它让我明白，编程不仅仅是为了完成任务，更是为了解决问题，创造价值。作者在书中引用了许多成功程序员的案例和经验，这些故事让我看到了榜样的力量，也激励着我不断前进。我尤其欣赏它对于“软技能”的强调，很多时候，技术能力固然重要，但沟通、协作、解决问题的能力同样不可或缺。这本书的出现，让我意识到，成为一名卓越的 C 程序员，需要的是技术与软技能的完美结合。它让我不仅仅是掌握了 C 语言，更重要的是，它帮助我塑造了成为一名优秀技术人的心态和习惯，这对我未来的职业发展有着深远的影响。

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我一直认为，一名优秀的程序员，不仅仅是要掌握一门技术，更重要的是要有解决问题的能力，以及不断学习和成长的动力。《C程序员成长攻略》这本书，在这方面给我带来了深刻的感触。作者在书中分享了许多关于编程思想、学习方法以及职业规划的宝贵经验。他不仅仅是传递 C 语言的知识，更重要的是，他塑造了一种积极的学习态度和解决问题的思维模式。我尤其喜欢书中关于“如何面对困难和挫折”的探讨，作者以自身经历为例，鼓励读者保持耐心和毅力，不断尝试和总结。这本书让我不仅仅是在学习 C 语言，更是在学习如何成为一名更优秀的自己。它让我看到了一个程序员成长的完整路径，从入门到精通，再到成为领域的专家。这种来自内心的激励和指引，是我在众多技术书籍中从未感受过的。

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作为一名初学者，在编程的世界里探索常常会感到迷茫，尤其是 C 语言，它的学习曲线相对陡峭，很多概念对于新手来说都比较抽象。我在学习 C 语言的过程中，也翻阅过不少书籍，但很多都过于理论化，或者只侧重于语法讲解，缺乏系统性的指导。直到我遇到了《C程序员成长攻略》，这本书彻底改变了我对 C 语言学习的看法。它以一种循序渐进的方式，从最基础的变量、数据类型开始，一步步深入到指针、结构体、文件操作等核心概念。让我感到惊喜的是，作者在讲解每一个新知识点时，都会巧妙地与之前的内容联系起来，形成一个完整的知识体系，而不是孤立地学习。而且，这本书中的示例代码非常贴近实际应用，每一个例子都能够帮助我理解抽象的概念在实际编程中的作用。我特别喜欢它对于错误处理和调试技巧的讲解，这对于初学者来说是至关重要的，能够帮助我们避免走弯路，更快地掌握编程技能。这本书的语言风格也非常亲切，没有过多生硬的技术术语，而是用一种鼓励和引导的方式，让我感受到学习 C 语言的乐趣，而不是压力。

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我是一名对计算机安全领域非常感兴趣的学习者，一直想了解 C 语言在安全编程中的应用，以及如何避免常见的安全漏洞。《C程序员成长攻略》这本书，恰恰满足了我这方面的需求。作者在书中专门辟出了章节来讲解安全编程的概念，包括缓冲区溢出、格式化字符串漏洞、内存损坏等常见的安全问题，并提供了相应的防御措施和编程实践。我尤其惊叹于作者对于这些安全漏洞的分析的深度，他能够从 C 语言的底层机制出发，清晰地解释这些漏洞是如何产生的，以及如何利用它们。更重要的是，这本书不仅讲解了如何发现和利用漏洞，更强调了如何编写安全的代码，如何构建一道坚实的防线，防止恶意攻击。它让我意识到，作为一名 C 程序员，不仅要关注功能的实现，更要肩负起维护系统安全的责任。这本书的出现，让我对安全编程有了更全面的认识，也为我在安全领域的研究打下了坚实的基础。

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对于一名经验丰富的开发者来说，保持技术更新和学习新的编程范式是至关重要的。《C程序员成长攻略》这本书，在这一点上也给了我很多启发。它不仅仅是回顾了 C 语言的经典，更重要的是，它探讨了 C 语言在现代软件开发中的发展趋势以及与其他语言的融合。作者在书中介绍了许多关于 C++、Objective-C 等与 C 语言密切相关的语言的特性，以及如何利用 C 语言的优势来弥补其他语言的不足。我尤其欣赏它对于“元编程”、“函数式编程”等现代编程思想在 C 语言中的应用探讨，这让我看到了 C 语言的生命力以及其在不断演进和发展。这本书让我意识到，即使是像 C 语言这样经典的语言，也依然有着无限的潜力，可以通过创新的方式来解决新的问题。它不仅巩固了我对 C 语言的理解，更拓宽了我的技术视野，让我对未来的技术发展充满了期待。

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我是一名在软件开发行业摸爬滚打多年的开发者，虽然接触过多种编程语言，但 C 语言在我心中始终占据着一个非常重要的位置。我一直觉得，扎实的 C 语言基础是理解许多底层原理的关键，也是提升代码效率和优化性能的重要手段。偶然的机会，我接触到了《C程序员成长攻略》这本书，它给我的第一印象就是“系统性”和“深度”。这本书并非泛泛而谈，而是深入到了 C 语言的每一个细枝末节，从基础语法到高级特性，再到内存管理、并发编程等关键领域，都进行了详尽的阐述。我尤其欣赏的是作者对于复杂概念的解释方式，他善于运用类比和生活化的例子，将那些看似晦涩难懂的原理变得清晰易懂，仿佛一位和蔼的长者，耐心地为你剖析每一个知识点。阅读过程中，我常常会有“原来是这样！”的恍然大悟感，这种感觉对于一个程序员来说，是非常宝贵的。这本书不仅仅停留在理论层面，更重要的是，它还提供了大量的实践案例和代码示例，让我能够边学边练，将理论知识转化为实际能力。我发现，很多我在实际开发中遇到的问题，在这本书里都能找到相应的解答和指导，这极大地提升了我的学习效率和解决问题的能力。

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我是一位对计算机底层原理充满好奇的爱好者，一直想深入了解 C 语言是如何与硬件打交道的，以及它在操作系统和嵌入式开发中扮演的角色。《C程序员成长攻略》这本书，可以说是完全满足了我的这份好奇心。它不仅仅是对 C 语言语法的罗列，而是将其置于一个更广阔的计算机科学背景下进行阐述。作者在书中对于操作系统原理、计算机体系结构、内存模型等方面的讲解，非常透彻，让我能够清晰地看到 C 语言是如何与这些底层概念紧密相连的。我尤其喜欢它关于指针和内存管理的详细解释，这些内容对于理解 C 语言的精髓至关重要，也让我明白了为什么 C 语言能够如此高效地操作内存。书中的一些图示和流程图也非常直观，帮助我理解了那些抽象的计算机工作原理。这本书让我不仅仅是在学习一门编程语言，更是在学习计算机是如何工作的，这种全局的视角，让我对整个技术领域有了更深刻的认识。

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我是一个注重代码质量和效率的开发者，一直致力于写出高性能、低功耗的代码。《C程序员成长攻略》这本书，在这方面给了我很多启示。作者在书中深入探讨了 C 语言的性能优化技巧，包括如何利用编译器优化、如何进行高效的算法设计、如何进行精细的内存管理等等。我尤其欣赏它对于各种常见性能瓶颈的分析，以及针对性的解决方案。书中提供的许多实用的代码片段和性能测试方法，让我能够更直观地感受到不同编程方式对性能的影响。我发现，通过学习这本书中的方法，我能够将自己的代码性能提升一个档次，这对于我从事的对性能要求极高的项目来说，是至关重要的。这本书不仅仅是教你如何“写 C 语言”，更是教你如何“写出优秀的 C 语言代码”，这其中的区别，对于一个成熟的开发者而言，是天壤之别。

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我一直认为，真正的 C 程序员不仅仅是能够写出能够运行的代码，更重要的是能够理解代码背后的原理，能够写出高效、健壮、可维护的代码。《C程序员成长攻略》这本书，恰恰满足了我对这方面的追求。它不仅仅是讲解 C 语言的语法，更重要的是，它深入探讨了 C 语言的设计哲学以及其在底层系统中的应用。作者对于内存管理、指针运算、位操作等方面的讲解，让我对 C 语言的强大有了更深刻的认识，也让我明白了为什么 C 语言在操作系统、嵌入式系统等领域仍然占据着不可替代的地位。我尤其欣赏的是书中对“如何写出好代码”的探讨，作者分享了许多实用的编码规范、优化技巧以及常见的陷阱，这对于提升我的代码质量非常有帮助。它不是那种让你死记硬背语法规则的书，而是引导你去思考，去理解，去掌握编程的艺术。阅读这本书的过程，就像是在与一位经验丰富的导师进行深度交流，每一次翻页，都能获得新的启发和感悟，让我对 C 语言的理解达到了一个新的高度。

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