具体描述
《数字边境的开拓者：C语言驱动的系统级编程实战》 内容概要： 本书聚焦于现代计算机科学中最核心且基础的领域——系统级编程与底层驱动开发，它旨在为那些渴望深入理解操作系统、网络协议栈以及高性能计算的开发者提供一套全面、实战驱动的知识体系。本书严格围绕C语言的强大能力展开，而非专注于某一特定应用或框架，而是致力于教授读者如何“与硬件对话”和“驾驭操作系统内核”。全书以模块化、循序渐进的方式，构建起一个从基础内存管理到复杂并发控制的完整技术图谱。 第一部分：C语言的深度挖掘与效率优化 (The C Foundation) 本部分将C语言的特性提升到一个新的高度，超越了初学者对指针和基本数据类型的理解。重点在于如何利用C语言的特性来实现极致的性能和资源控制。 内存模型的精细化控制： 深入探讨C标准中未明确规定但由各大平台（如x86-64, ARM）实现的内存访问顺序、缓存一致性协议（MESI/MOESI）对程序逻辑的影响。内容涵盖`volatile`的真正含义、原子操作的底层实现机制（如Lock Prefix或Load/Store Exclusive指令），以及如何通过内存屏障（Memory Barriers）来保证多核环境下的数据同步可见性。 高效的数据结构与算法实现： 不仅仅是实现经典的树和图，而是讲解如何在系统编程的约束下，设计并实现对缓存友好（Cache-friendly）的数据结构。例如，讲解B-tree族结构在磁盘I/O和内存访问中的权衡，以及如何使用SIMD指令集（如SSE/AVX）进行向量化操作，以加速数组和矩阵运算。 编译与链接的奥秘： 详细解析从源代码到可执行文件的完整流程，包括预处理、编译（中间表示IR的生成）、汇编和链接。重点讲解符号解析、重定位过程（Relocation）以及静态库和动态库加载（如GOT/PLT表的工作原理），帮助开发者诊断复杂的链接错误和符号冲突问题。 第二部分：操作系统内核接口与进程间通信 (Kernel Interaction) 本部分是本书的核心，它引导读者跳出用户态的保护环境，直接与操作系统的核心服务进行交互。本书以Linux/类Unix环境为主要实践平台，兼顾对Windows NT内核接口的对比分析。 系统调用的底层机制： 细致剖析用户程序如何通过软件中断（Software Interrupts）或特定指令（如`syscall`）请求内核服务。深入研究系统调用参数的传递约定、栈帧结构，以及内核态与用户态上下文切换的开销分析。 进程与线程的生命周期管理： 深入讲解进程的创建（`fork`/`vfork`/`clone`的差异）、调度算法（如CFS的红黑树实现原理）、以及线程的内核级别表示。重点在于如何使用汇编语言片段辅助理解线程上下文的保存与恢复过程。 高级IPC机制的实现与调优： 全面覆盖传统的管道（Pipes）、消息队列，深入探讨共享内存（Shared Memory）的效率优势，以及信号量（Semaphores）和互斥锁（Mutexes）在内核实现中的细微差别。特别关注基于`epoll`/`kqueue`的异步I/O模型，剖析其事件驱动循环的底层数据结构。 第三部分：网络协议栈的C语言实现视角 (Networking from Scratch) 本部分将网络编程提升到协议解析和栈优化的层面，而非仅仅停留在Socket API的使用上。 TCP/IP协议栈的解构： 按照OSI模型，从第二层数据链路层到第四层传输层，详细解析IP报文、ARP协议、ICMP的格式。随后深入TCP的三次握手、四次挥手，以及拥塞控制算法（如Tahoe/Reno/BBR）在内核中的实现逻辑。 原始套接字（Raw Sockets）与数据包捕获： 教授如何利用C语言编写程序直接读写网络接口的数据帧，用于构建自定义网络工具，如网络扫描器或简单的协议分析器。这需要对网络接口驱动的初步了解。 高性能网络I/O架构： 对比传统的阻塞I/O、非阻塞I/O、多路复用I/O（`select`/`poll`）的性能瓶颈。重点深入讲解零拷贝（Zero-Copy）技术（如`sendfile()`）如何通过DMA和内核缓冲区优化数据传输路径，是构建高吞吐量服务器的关键。 第四部分：系统级工具链与调试艺术 (Tooling and Debugging Mastery) 系统级编程的挑战在于调试的复杂性，本部分提供了一套诊断和分析复杂系统行为的工具箱。 动态二进制插桩（DBI）与性能分析： 介绍如何使用如`LD_PRELOAD`机制来拦截和修改标准库函数调用。深入讲解性能分析工具（如`perf`）的工作原理，包括硬件性能计数器（HPC）的捕获和事件采样（Sampling）过程。 调试器的内部工作原理： 解析`ptrace`系统调用，理解GDB等调试器如何通过该接口暂停进程、读取寄存器状态和修改内存。教授如何编写自定义的信号处理器（Signal Handlers）来捕获和分析程序崩溃（如Segmentation Fault）时的现场信息。 系统调用跟踪与审计： 使用`strace`或内核的Audit Subsystem，演示如何系统地跟踪一个复杂程序对操作系统的全部调用，以识别性能瓶颈或安全隐患。 面向读者： 本书适合具有扎实C语言基础，对操作系统原理有初步了解，并希望进入嵌入式、内核开发、高性能计算（HPC）或网络设备编程领域的工程师和高级学生。阅读本书后，读者将能够自信地阅读和修改Linux内核模块、实现自定义网络服务，并具备对任何C/C++应用进行底层性能调优的能力。本书不提供现成的“黑盒”解决方案，而是要求读者亲手构建组件，真正理解系统的运行机制。
作者简介
目录信息
读后感
评分
评分
评分
评分
评分
用户评价
评分
评分
评分
评分
评分
相关图书
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2026 qciss.net All Rights Reserved. 小哈图书下载中心 版权所有