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出版者:人民邮电出版社

作者:张富

出品人:

页数:380

译者:

出版时间:2004-1-1

价格:36.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787115084767

丛书系列:

图书标签:

• C语言
• C++
• 程序设计
• 编程入门
• 算法
• 数据结构
• 计算机基础
• 软件开发
• 教材
• 经典
• 入门教程

《深入理解计算机系统（第三版）》图书简介 作者： Randal E. Bryant, David R. O'Hallaron 出版社： 机械工业出版社 出版时间： 2016 年 6 月（中文版） --- 一、本书概述与定位 《深入理解计算机系统》（Computer Systems: A Programmer's Perspective，简称 CS:APP）是计算机科学教育领域的一部里程碑式的经典教材。它以一种独特且高效的方式，将硬件、操作系统、编译原理、网络通信等多个底层系统知识点，整合在一个以“程序设计者”视角为核心的叙述框架中。本书的核心目标在于，帮助软件开发者建立起对现代计算系统如何工作的全面、深入的理解，从而能够写出更高效、更健壮、更少 Bug 的程序。 本书的视角非常明确：它不是一本单纯的硬件手册，也不是一本抽象的操作系统理论书，而是一本“如何让你的代码跑得更快、更稳定”的实用指南。它搭建了一座桥梁，连接了上层的应用程序代码与底层的机器实现。 二、内容深度与广度解析 本书内容覆盖了从指令集架构到复杂网络协议的多个层面，结构严谨，层层递进： 1. 数据表示与处理（Data Representation and Manipulation）： 本章是理解后续所有内容的基础。它详细阐述了计算机如何用二进制来表示数字、字符和字符串。重点涵盖了整数表示（包括原码、反码、补码及其溢出问题）、浮点数表示（IEEE 754 标准，深入探讨精度损失和特殊值），以及位级操作（位运算、掩码、逻辑操作）。理解这些底层表示，是编写高性能、无符号/有符号错误代码的关键。 2. 汇编语言与处理器体系结构（Assembly Language and Processor Architecture）： 本部分将视角拉低到机器语言层面。它详细介绍了x86-64 汇编语言的基本语法和指令集，特别是函数调用约定（栈帧的建立与维护、参数传递、寄存器使用规则）。读者将学习如何跟踪 C 语言代码被编译器转换后的汇编指令流，从而精确理解程序执行的微观过程。此外，本书还深入探讨了数据在内存中的组织方式，如结构体（Struct）的内存对齐和填充。 3. 处理器结构与性能（Processor Structure and Performance）： 本章是性能优化的理论基石。它剖析了现代处理器的流水线（Pipelining）结构，解释了指令级并行性（ILP）。更重要的是，它详细讲解了数据通路，以及分支预测对程序性能带来的巨大影响。读者将明白为什么分支错判会导致性能急剧下降，从而指导他们在编写条件逻辑时进行优化。 4. 存储器层次结构（The Memory Hierarchy）： 这是本书中最具实用价值的部分之一。它系统地描述了从寄存器到主存（RAM），再到磁盘（Secondary Storage）的存储器层次结构。重点阐述了局部性原理（时间局部性和空间局部性）是如何被利用的。书中对Cache（高速缓存）的工作原理进行了极其细致的剖析，包括映射方式（直接映射、组相联、全相联）、替换策略（LRU）以及写操作策略。理解 Cache 的工作原理，是进行数据结构优化和算法效率提升的先决条件。 5. 链接（Linking）： 本章解释了程序从源代码到可执行文件的完整生命周期。它详细区分了编译、汇编和链接这三个阶段。重点剖析了静态链接的过程，包括符号解析、重定位，以及可重定位目标文件（Relocatable Object Files）的格式。同时，也讨论了动态链接的概念及其在现代系统中的优势与挑战。 6. 虚拟内存（Virtual Memory）： 虚拟内存是操作系统对硬件的抽象，本书从程序视角深入探讨了其实现机制。它讲解了地址翻译过程，即如何通过页表（Page Table）将虚拟地址转换为物理地址。书中强调了TLB（Translation Lookaside Buffer，快表）的作用以及缺页中断（Page Fault）的处理流程。理解虚拟内存不仅有助于理解进程隔离，也是理解内存管理和安全性的基础。 7. 运行程序（Running Programs）： 本部分关注程序加载和执行的细节。它讲解了ELF（Executable and Linkable Format）目标文件的结构，以及操作系统如何将程序加载到内存中并开始执行。此外，它还探讨了进程的概念，包括进程的上下文切换、内存布局（代码段、数据段、堆、栈的划分）以及共享库（Shared Libraries）的使用。 8. 并发编程（Concurrent Programming）： 这是现代软件开发中不可避免的挑战。本书系统地介绍了并发性的基本概念，包括进程和线程。它深入分析了并发编程中的三大核心问题：互斥访问（使用锁、信号量）、死锁，以及线程安全的程序设计。通过大量的实例，本书指导读者如何使用互斥锁（Mutexes）、读者-写者锁等同步机制来编写无竞争条件的并行代码。 9. 异常控制流（Exceptional Control Flow）： 本章探讨了程序控制流如何被中断和恢复。它涵盖了中断、陷阱、系统调用（系统调用的工作机制）、进程管理（fork、execve）、信号处理，以及非本地跳转（如 setjmp/longjmp）的底层实现。这使得读者能够理解操作系统如何将控制权从用户态转移到内核态，以及应用程序如何优雅地处理外部事件。 10. 网络编程（Network Programming）： 本书最后一部分将视野扩展到网络。它基于客户端-服务器模型，详细介绍了 TCP/IP 协议栈的基本原理，特别是套接字（Socket）接口的使用。讲解了如何使用 Unix I/O 接口（如 open, read, write）进行文件和设备交互，以及如何利用 HTTP 协议进行简单的 Web 交互。这为构建网络应用提供了坚实的底层基础。 三、本书特色与价值 1. “自顶向下，贯穿始终”的案例驱动： 本书最强大的特点在于其一致性的教学案例。所有概念都通过一个贯穿全书的“抽象模型”来解释，使读者能清晰地看到一个 C 语言函数是如何一步步转化为机器级指令，如何在 Cache 中被加速，以及如何与其他进程通信。 2. 侧重性能与优化： 本书并非停留在“知道是什么”，而是深入到“如何做到更好”。对于每一个底层机制（如虚拟内存、缓存），本书都明确指出了这些机制对程序员编写高效代码的指导意义。 3. 实践性极强： 每章末尾都配有难度适中的“Lab 实验”。这些实验要求读者亲自动手实现汇编函数、构建小型 Web 服务器、分析 Cache 缺失、实现并发同步等，极大地巩固了理论知识。 四、适用读者群体 本书是为所有希望成为优秀软件工程师的人士准备的。它特别适合以下群体： 计算机科学与技术、软件工程专业的本科生和研究生，作为系统编程或底层原理课程的指定教材。 希望深入理解操作系统、编译原理的开发者，用于填补理论与实践之间的鸿沟。 从事高性能计算、嵌入式系统、编译器开发或系统级优化的工程师，用作提升代码质量和系统洞察力的参考手册。 阅读完《深入理解计算机系统》，读者将不再仅仅是一个“代码的编写者”，而是一个对计算系统底层运作机制了如指掌的“系统架构理解者”。

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这本书的习题设置，是我最想提点意见的地方。学编程，不练手等于白学，而习题正是检验理解深度的试金石。我发现这本书的练习题大多集中在对基础语法的机械性复述上，比如“编写一个函数计算斐波那契数列”，“实现一个简单的栈”。这些题目对于刚接触编程的读者或许有用，但对于有志于成为专业工程师的人来说，价值有限。我更希望看到的是一些需要综合运用多项知识点的“综合题”，比如要求读者设计一个简单的内存池管理器，或者用C++实现一个线程安全的日志系统。这些题目不仅能考察到对指针、继承、虚函数、并发控制等多个知识点的掌握程度，还能强迫读者去考虑错误处理、异常安全和资源管理这些实际工程问题。目前习题的难度曲线太平缓了，缺乏陡峭的挑战点，读完后仍然有一种“似懂非懂”的悬浮感，总觉得功力没有真正沉淀下来，需要额外花大量时间去市场上寻找高质量的配套练习集。

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从语言风格上来说，《C及C++程序设计》的作者似乎更像是一位严谨的记录者，而非一位富有激情的导师。全书的语言是准确无误的，每一个术语的定义都经得起推敲，这在准确性上是毋庸置疑的。但是，这种过于学术化的叙事方式，使得阅读过程略显枯燥乏味。编程学习的过程，本来就充满了挫败感和自我怀疑，一本好的教材应该能像一位经验丰富的同行，在你卡壳的时候，用一种鼓励且清晰的方式帮你拨开云雾。这本书缺乏这种“人情味”。比如，在讲解C++的RAII（Resource Acquisition Is Initialization）原则时，如果能穿插一些作者自己曾经因为忘记释放资源而导致的灾难性后果的“故事”，或者至少用更生动的比喻来强调其重要性，我想读者的记忆会深刻得多。它像一本高质量的参考手册，随时可以查阅定义，但作为一本陪伴你度过漫长学习旅程的“伙伴”，它显得有些冷冰冰的，缺乏将抽象概念与读者个人学习体验产生共鸣的能力。

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我对这本书的期待是能找到一个全面且深入的资源，来系统性地解决我在项目开发中遇到的各种疑难杂症，特别是在处理跨平台兼容性和性能优化方面。这本书在讲到C语言的文件I/O操作时，涉及了`fread`和`fwrite`的使用，但对于不同操作系统底层的文件缓冲机制和异步I/O的初步概念几乎没有提及。这让我觉得，它在“程序设计”这个层面停滞了，而没有触及到“系统”层面。C++的部分，如模板元编程（Template Metaprogramming），这本书仅仅是介绍了模板的基本语法和实例化过程，对于如何利用模板进行编译期计算，或者如何编写可被SFINAE（Substitution Failure Is Not An Error）机制有效利用的代码，完全是空白。这对于想写出高性能、零运行时开销库的开发者来说，是致命的缺陷。我花时间去阅读技术书籍，图的就是能从书本中获得那些需要花费大量时间在实际踩坑中才能领悟的“窍门”或“范式”。很遗憾，《C及C++程序设计》似乎更倾向于描述“是什么”，而不是“怎么用得更好”，更别提“为什么会这样”的深层原理了。

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这本《C及C++程序设计》的书，说实话，我刚拿到手的时候是抱着非常高的期望的。我一直觉得，要真正掌握编程，尤其是系统底层和高性能计算，C和C++是绕不开的坎。这本书的封面设计得挺朴实的，没有花里胡哨的图案，给人一种务实的感觉。我主要想找一本能够帮我夯实基础，特别是指针、内存管理这些硬核知识的书。翻开目录，感觉内容覆盖面很广，从基础语法到面向对象，再到模板和STL，似乎囊括了大部分大学教材会涉及到的内容。然而，在实际阅读过程中，我发现它在解释一些核心概念时，深度上还是稍显不足。比如，讲到多态性的虚函数机制时，希望能有更深入的底层汇编层面的剖析，或者至少给出一两个更贴近实际应用场景的、复杂的例子来佐证。对于初学者来说，可能足够友好，但对于像我这样有一定基础，想追求“知其所以然”的读者来说，总觉得在关键的“深水区”描述得有些轻描淡写了。尤其是C++的某些高级特性，比如移动语义、右值引用这些现代C++的关键点，感觉只是蜻蜓点水，没有给予足够的篇幅进行推敲和演练。总的来说，它更像是一本非常优秀的入门指南，而不是一本能让你从“会用”跃升到“精通”的进阶宝典。我希望它能在那些“陷阱”和“坑点”上多下点功夫，给我们这些想深入的读者提供更多的警示和解药。

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拿到这本厚厚的《C及C++程序设计》后，我的第一印象是它排版实在有点过于紧凑了。密密麻麻的文字和代码块堆在一起，对于需要长时间盯着屏幕阅读的我来说，视觉疲劳感来得特别快。我个人偏爱那种留白适中、代码块清晰分隔的排版风格，这样有助于大脑在阅读代码逻辑时，能有一个喘息的空间。这本书的内容组织上，虽然大致遵循了从C到C++的递进逻辑，但章节之间的衔接处理得略显生硬。读完C的部分，直接跳到C++的面向对象，中间缺乏一个有效的“桥梁”章节来平滑过渡，比如讨论一下C语言的结构体是如何自然演化成C++的类的。另外，书中大量的代码示例，虽然保证了语法正确性，但很多例子显得过于“教科书式”，缺乏一种现代工程实践的味道。我更希望能看到一些关于如何使用现代构建工具（比如CMake）配合这些代码进行编译和管理的说明，或者至少在讲解数据结构和算法实现时，能多采用一些标准库中的惯用法，而不是清一色地手写链表或二叉树。这本书在理论上是扎实的，但实践导向性稍弱，像是停留在上个世纪末的编程教学案例中，对于当前快速迭代的软件开发环境来说，略显滞后。

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