研究式学习-C语言程序设计-第二版 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:243

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出版时间:2010-1

价格:26.00元

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isbn号码:9787113107970

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• C语言
• 程序设计
• 学习
• 研究式学习
• 第二版
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《深入理解计算机系统：原理、实践与现代架构》 简介： 本书旨在为读者构建一个坚实而全面的计算机系统知识体系，涵盖从底层硬件到高层软件的各个关键层面。不同于侧重于特定编程语言语法的教程，本书将焦点集中于计算机系统是如何工作、数据如何在其中流动与被处理的根本原理。我们相信，只有深刻理解了系统的工作机制，编程者才能写出更高效、更健壮、更具前瞻性的代码。 第一部分：数据表示与程序结构 本部分将从最基础的层面——信息如何在机器内部表示开始讲解。 1. 信息在计算机中的表示： 深入探讨数字系统，包括二进制、十六进制，以及带符号和无符号整数的表示方法。重点分析定点数和浮点数的IEEE标准表示法，解释精度限制和溢出对数值计算的影响。同时，介绍字符编码（如ASCII和Unicode）的演变与原理。 2. 整数运算与溢出： 详细剖析加、减、乘、除等算术运算在二进制层面上的实现方式，特别是补码运算的巧妙之处。通过大量实例演示溢出（Overflow）和截断（Truncation）的发生条件，为后续性能优化和错误检测打下基础。 3. 机器级代码和程序编译： 揭示高级语言代码（如C语言代码片段）是如何被编译器转化为处理器能够理解的汇编语言和机器指令的完整过程。我们将解析编译器的不同优化阶段（如寄存器分配、指令选择、死代码消除），并提供一个简化的指令集架构（ISA）作为讨论基础。 4. 栈帧与过程调用： 详细描述函数调用时，处理器如何使用栈（Stack）来管理局部变量、参数传递、返回地址和栈帧结构。理解调用约定（Calling Convention）是调试复杂程序和进行底层分析的关键。 第二部分：处理器架构与性能优化 本部分聚焦于现代处理器的工作原理及其对软件性能的决定性影响。 5. 数据通路与控制逻辑： 概述经典的冯·诺依曼和哈佛架构，讲解中央处理单元（CPU）的基本组件，包括算术逻辑单元（ALU）、寄存器堆和控制单元。深入探讨指令的取指、译码、执行和写回等核心周期。 6. 指令级并行性（ILP）： 剖析如何通过流水线（Pipelining）技术来提高指令吞吐量。详细分析流水线冒险（数据冒险、控制冒险）及其解决策略，如数据前递和分支预测机制。探讨超标量处理器和指令级并行度（ILP）的极限。 7. 存储器层次结构： 这是理解系统性能的重中之重。系统地介绍寄存器、高速缓存（Cache）、主存（RAM）和辅助存储器（硬盘/SSD）构成的多级存储结构。 8. 高速缓存原理： 详尽阐述缓存的工作原理，包括映射策略（直接映射、组相联、全相联）、块替换策略（LRU等）和写策略（直写、回写）。通过分析局部性原理（时间局部性和空间局部性），指导读者如何重构数据结构和算法以最大化缓存命中率。 第三部分：内存管理与虚拟化 本部分探讨操作系统如何管理和抽象物理内存，以及现代系统如何实现进程隔离和多任务处理。 9. 虚拟内存的概念与实现： 解释虚拟地址空间的概念，以及操作系统如何通过页表（Page Tables）将虚拟地址转换为物理地址的过程。探讨分页机制如何实现内存保护和地址空间隔离。 10. 动态内存分配： 深入分析用户态的堆（Heap）管理机制。详细研究各种动态内存分配器（如`malloc`和`free`）的内部算法，包括空闲链表管理、首次适配、最佳适配策略，并探讨内存碎片化问题及其缓解方法。 11. 链接、加载与共享库： 讲解编译后的目标代码（Object Files）是如何经过链接器（Linker）处理，并被加载器（Loader）放入内存并执行的。重点分析静态链接与动态链接的区别，以及共享库（Shared Libraries）的工作机制，这对理解程序依赖至关重要。 第四部分：并发编程与系统交互 本部分关注如何构建能够处理多个任务同时进行的程序，以及程序如何与操作系统内核进行交互。 12. 进程与线程： 区分进程（Process）和线程（Thread）的概念，理解它们在资源分配和执行上下文上的差异。探讨并发的必要性，以及上下文切换的开销。 13. 互斥与同步： 深入研究并发编程中的核心挑战——竞态条件（Race Conditions）。详细介绍使用锁（Mutexes）、信号量（Semaphores）和条件变量（Condition Variables）等同步原语来保护共享数据，并讨论死锁的检测与预防。 14. I/O与系统调用： 阐述程序如何通过系统调用（System Calls）接口与操作系统内核进行交互，以执行输入/输出（I/O）操作。简要介绍阻塞式I/O、非阻塞式I/O和事件驱动I/O模型。 本书特色： 本书采用自底向上、层层递进的结构，以工程实践为导向。书中包含大量的系统级代码示例和性能分析工具的使用指导，帮助读者将理论知识直接应用于优化实际代码。我们力求通过深入浅出的方式，使读者不仅“知道”代码如何运行，更能“理解”其背后的硬件限制与系统抽象。 目标读者： 对计算机系统底层机制感兴趣的软件工程师、系统程序员、操作系统研究人员，以及希望突破编程语言表层、追求极致性能的开发者。掌握本书内容，将使您具备设计和实现高性能、高可靠性系统的核心能力。

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这本书的叙事风格非常独特，它不像传统教材那样冷冰冰的知识灌输，而是带着一种老教授娓娓道来的亲切感。作者在讲解复杂概念时，常常会插入一些历史典故或者行业小故事，这使得原本枯燥的技术学习过程变得生动有趣起来。我发现自己竟然会在阅读技术细节之余，期待下一页会带来什么惊喜。这种阅读体验是很多技术书籍难以企及的。更重要的是，作者对“为什么”的探究非常到位，他总是先阐述“是什么”，然后深入挖掘“为什么会这样设计”，最后给出“如何更好地应用”。这种结构让我对C语言的设计哲学有了更深层次的理解，而不是仅仅停留在“会用”的层面。如果你对编程背后的思想和历史感兴趣，这本书绝对能给你带来额外的惊喜。

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我得说，这本书的内容深度远超我的预期。原本以为C语言的基础教材都大同小异，但这本书在指针、内存管理这些核心难点上的讲解，简直是教科书级别的清晰。作者没有回避那些令人头疼的概念，而是用非常形象的比喻和图示来剖析，让我这个曾经在指针那里“迷路”的人，豁然开朗。特别是它对标准库函数的讲解，不是简单地罗列API，而是深入到函数背后的实现原理和使用陷阱，这对于想要写出健壮、高效代码的读者来说，价值无可估量。我试着按照书中的建议去优化了几段我以前写的“面条代码”，发现程序的运行效率和可读性都有了质的飞跃。这本书的价值在于它培养的是“工程师思维”，而不是简单的“代码搬运工”。对于有一定基础，想要迈向更高阶的读者来说，这本书是极佳的参考手册。

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我之前尝试过几本C语言的书，但总是因为某个知识点讲解得过于跳跃或者不够细致而半途而废。这本《研究式学习》给我的感觉是，它真正做到了“用户友好”。无论是对初学者的包容度，还是对进阶读者的深度挖掘，它都拿捏得恰到好处。特别是对错误处理和调试技巧的讲解部分，简直是新手救星！它教会我的不仅仅是如何避免Bug，更是如何系统性地追踪和解决问题的方法论。我甚至将这本书当作我的案头工具书，在遇到一些模糊不清的底层实现时，会翻回去查阅相关的解释，每次都能获得新的启发。这本书的价值在于它构建了一个完整的知识体系，而不是零散的知识点堆砌。对于任何严肃对待C语言学习的人来说，这本书都是一本不可多得的宝藏。

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作为一名自学者，我最看重的是学习资料的“实战性”。这本书在这方面做得非常出色。它没有停留在理论的象牙塔里，而是紧密结合实际工程需求来阐述概念。很多章节后面都附带了小型项目或者模拟真实场景的练习，这让我感觉自己不是在做作业，而是在参与真实的开发工作。比如，关于文件操作那一部分，它详细介绍了不同操作系统下的文件I/O差异，这在我的跨平台开发尝试中帮了大忙。而且，书中的示例代码全部都是可以在主流编译器上直接编译运行的，这省去了我大量时间去调试环境配置的麻烦。这种“即学即用，即用即见效”的学习体验，极大地增强了我的学习动力。对于那些希望通过编程来解决实际问题的读者，这本书提供了坚实的起点和可靠的指引。

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这本书的排版和设计真是让人眼前一亮。拿到手的时候，就感觉它不像传统教科书那样枯燥乏味，而是充满了现代感。纸张的质感很舒服，阅读起来非常享受，长时间盯着屏幕看久了，翻翻纸质书也是一种放松。作者在内容组织上花了不少心思，逻辑清晰，层层递进，即便是初学者也能很快找到学习的脉络。特别是那些代码示例，不仅清晰易懂，而且注释详尽，让我这个C语言新手在遇到困难时能迅速找到突破口。我尤其喜欢它在章节末尾设置的“思考与实践”环节，这些题目不仅仅是简单的知识点重复，而是真正考验对C语言底层逻辑的理解。有时候，我甚至会为了一个问题而反复琢磨很久，这种深度思考的过程，远比死记硬背公式有效得多。这本书不仅仅是工具书，更像是一个循序渐进的导师，引导我一步步建立起扎实的编程思维。如果你想找一本既有深度又兼具美感的C语言入门读物，这本绝对值得入手。

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