无论是要打牢计算机基础还是准备校招面试,这本书你不可错过!

导读:是一本非常适合程序员初步了解 System 知识的好书!不管你是前端、后端还是算法,csapp上的内容都算是基本功。

CSAPP 全称 Computer Systems A Programmer’s perspective,中文书名是《深入理解计算机系统》。

这本书可能叫做“程序员需要了解的计算机知识”更为恰当一点。

先看下这本书我们能学到啥/p>

然后聊聊我看这本书的历程

最后说说我推荐的阅读方式~

首先是关于这本书

其实它的简介和第一章《计算机系统漫游》已经写得非常清楚了:

从一个简单的hello world程序在计算机上的执行过程:

预处理->编译->汇编->链接->可执行文件->装载->数据流->屏幕输出显示

汇总成一句:信息 = 位+上下文。

豆瓣上figure9的书评很到位:

  • 第二章是关于二进制的,这部分内容会在数字逻辑这类课里学到,都比较熟悉,但是csapp里确实我见过关于进制讲得最透彻的书,不像其它书都是一句话让你背取反+1。

  • 这章的里有不少关于二进制的技巧,做一遍作业对于二进制的各种操作绝对会比较熟悉,最经典的就是不用临时变量交换两个数。话说回来,真要想在二进制上玩出花来,参考Hacker’s delight会有更大的惊喜。

  • 程序的机器级表示这一章偶花了不少时间阅读,毕竟偶没学过汇编,基础基本为0。不过这本书里出现的汇编指令绝大多数都由运算、取数存数、跳转这三种指令所组成,所以在阅读上不会存在任何难度。

  • 这部分融合了程序员所需了解的编译和汇编这两样课程中的基础知识:想知道for、do..while、while三种循环的实质性区别知道多重if和 switch的本质区别知道数组的存储方式知道数组下标读取和指针读取的区别知道递归过程调用的背后实现机理看这一章,相信你会对C语言乃至程序设计语言有更深的理解。

  • 程序性能优化这一章对程序员尤其实用,毕竟,正如TDD和XP的开创者Kent Beck所说,make it run, make it right, make it fast。而第三步又是最麻烦的一步,确认和消除性能的瓶颈,有时比Debug还要恐怖,所以Knuth大神说:Premature optimization is the source of evil。

  • 存储器体系结构的内容用五个字概括就是:利用局部性。只有了解了计算机的梯形存储器体系结构,才能体会到为什么同样逻辑的程序会产生如此之大的性能差距,虽然计算机设计者的初衷是把存储器当成一个巨型数组。然而这个大 数组的不同体位的差距还是非常大地,搞不好就郁闷鸟。

  • 链接这部分内容篇幅不多,原理上讲的很简洁,文件节和符 解析表只是给出了几个图示,并没有过多的关注其实现。CSAPP把重点放在了链接对源代码产生的影响,同时也让偶再次理解到了全局变量很邪恶。动态链接部分让偶恍然大悟,.net里面的反射和程序集,放到C里面就是动态调用和共享库,都是相通的,无非C的代码更诡异一些。

  • 异常控制流这一章的名字比较囧,以至于我刚开始认为它会介绍点诸如try…catch的异常处理机制。然而看了才明白,它介绍的是更为广义的exception,既包括硬件中断,也包括故障中断,比如说陷入(trap)和故障(fault)。这一章做的比较绝的是,通过讲述异常流,引入了OS中最核心的概念:进程。然而它并不在进程的具体特性上下文章,而是通过讲述unix下进程相关的api 及使用,从一种程序员的角度告诉你,进程是这么用的,进程之间是这么交换信息的。到最后捎带介绍了一下C里面的非局部跳转(更加强大的Goto,也就是 setjmp和longjmp),别以为只有C++和Java才有异常处理机制,C一样可以做到。

  • 程序的时间度量这一章感觉用处不大,扫过。

  • 系统级IO, 络编程以及并发编程这些东西是我比较喜欢的内容,这部分包括了 malloc lab、proxy等

当然,要想深入学习的话,好书有的是,OS 有Tanenbaum 老爷子的 Modern operating systems,计组有Stanford校长的量化研究和软/硬接口,编译自然就是Aho的龙书,链接可以参考Levine的 Linkers&Loaders,程序设计语言原理可以阅读Scott的Programming language pragmatics。

其次是自己看这本书的历程

这本书是在大一逛知乎听大佬们说起的,大一暑假有大四学长学姐在学校广场摆摊卖书,我也买了些,其中有一本就是被称为计算机专业神书的 CSAPP。

大二时,在上一些无聊的课时,我总把这本书带着,每节课可能会翻个几页,那时候看到里面的汇编、内存管理、存储器层次我是真的云里雾里,因为还没学操作系统,C 语言也学得很差。

所以断断续续的看了几章,说不上学到了什么,但让我对这种枯燥的基础知识第一次产生了兴趣,有一种想彻底搞懂它们的想法。

后来在知乎大佬的指引下,为了看懂这本书,去看了王爽那本《汇编语言》。

重学了 C 语言(主要是指针和内存),由于已经学了汇编,指针对我再也不是问题了。

同时,在大二、大三上陆续学习了操作系统、计算机组成原理、数字逻辑等,其实熟悉的同学就知道,这已经涵盖了csapp书里的绝大部分内容。

值得一提的是,大三我们学院有门 System Programing 的课,教材就是使用的 CSAPP,因此我之前大二草草看完的书,得以再次翻开,这一次我把附带的是个实验也挨着挨着做了,收获良多,有位运算各种奇技淫巧,有 Bomb lab 刺激的打怪通关、也知道了buffer overflow attack…. 还有实现基本的内存管理等等。

印象最深的便是做 bomb lab,一个个 phase 的通过真的很让人兴奋,我几乎是熬夜连着把这几个 phase 过掉的,当然头发也没少掉。

当时还在简书写了个万字长文记录:

为什么我推荐程序员都去看看/strong>

这本书本身包含的内容其实都是在数字逻辑、操作系统、 络、体系结构等课程中学过的。

但是这本书创造性的把OS,计算机组成结构,数字电路,以及编译原理这些计算机基础学科中的核心概念汇集在一起。

从而覆盖了指令集、汇编、代码优化、存储体系、链接、加载、进程以及虚拟内存这些程序员所必须了解的关键 CS 系统知识

如果想打下扎实的计算机基础又不想把操作系统计算机结构编译原理这些书统统读一遍,阅读 深入理解计算机系统是最有效率的方式。这就是推荐的原因。

这本书里的内容其实就是大家经常说的底层知识/内功。

而我们国内大部分学校都是不注重系统知识的培养的,只有少数 985 高校有开设系统编程课程。

这本书最精华的还有它的配套实验,墙裂建议大家看书的时候一起干掉,实现shell、缓存优化、缓冲区溢出攻击…… 每一个实验都有助于你理解系统原理。

前两天,总理有个视频传播得挺火的,视频的内容是:

“讲到这里,我想对青年学生们说几句话,不管你们将来从事什么职业、有什么样的志向,一定要注意加强基础知识学习,打牢基本功和培育创新能力是并行不悖的,树高千尺,营养还在根部。把基础打牢了,将来就可以触类旁通,行行都可以写出精彩。”

我想这在 CS 领域也是适用的,不管你是前端、后端还是算法,csapp上的内容都算是基本功。

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