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出版者:CMP

作者:Swanke, J.E.

出品人:

页数:357

译者:

出版时间:2000-1

价格:$ 67.74

装帧:平装

isbn号码:9781929629039

丛书系列:

图书标签:

• 计算机技术
• 编程
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《现代系统编程导论：深入理解底层机制与高效代码实现》 图书简介 在当今快速迭代的软件开发领域，对系统底层工作原理的深刻理解已成为构建高性能、高可靠性应用的关键基石。本书《现代系统编程导论：深入理解底层机制与高效代码实现》并非一本专注于特定API或遗留技术的参考手册，而是致力于为读者提供一个全面、深入且与时俱进的系统编程视角。本书旨在弥合高级语言抽象与底层硬件、操作系统交互之间的鸿沟，使读者能够驾驭复杂的并发模型、优化内存布局，并编写出真正高效、可维护的系统级代码。 本书的叙事结构分为五个紧密衔接的部分，层层递进，确保读者在掌握理论的同时，能够立即将其应用于实际的工程实践中。 --- 第一部分：计算环境的重构与抽象层解析 本部分首先对现代计算架构进行一次透彻的剖析。我们不再停留在冯·诺依曼模型的基本概念上，而是深入探讨现代CPU流水线的工作方式、分支预测的艺术与陷阱，以及多级缓存（L1, L2, L3）的层次结构如何决定程序的实际运行速度。 内存层次结构与局部性原理的实战应用： 详细分析数据在寄存器、高速缓存和主存之间移动的成本模型。我们将通过具体的代码示例，演示如何通过数据结构布局优化（如结构体填充、数组的行主序/列主序访问）来最大化缓存命中率，从而实现数量级的性能提升。 指令集架构（ISA）的现代视角： 探讨RISC-V和x86-64架构的最新扩展（如SIMD指令集，如AVX-512），并教授如何利用编译器优化选项和内联汇编，以微调关键算法的执行效率。 虚拟内存与地址空间管理： 深入讲解MMU（内存管理单元）的角色，页表是如何构建的，以及为什么理解缺页中断和TLB（转换后援缓冲器）的性能影响至关重要。我们还将介绍如何利用mmap等系统调用，实现更高效的I/O和内存映射。 --- 第二部分：操作系统内核交互与进程间通信（IPC）的范式演进 理解操作系统是系统编程的核心。本部分将专注于现代类Unix系统（如Linux）的内核接口，着重强调高性能I/O和并发原语的实现原理。 系统调用（Syscall）的开销与替代方案： 分析系统调用（syscall）与用户态函数调用的本质区别，以及上下文切换的成本。我们将对比传统的POSIX I/O（read/write）与现代异步I/O框架（如io_uring）的性能差异，并提供迁移指南。 线程模型与调度策略： 深入讲解线程的内核级视图，包括竞争状态（Race Conditions）的根源分析。我们详细探讨了互斥锁（Mutex）、信号量（Semaphore）以及更细粒度的同步原语（如屏障Barrier、读写锁RWLock）的内部实现机制，特别关注无锁（Lock-Free）数据结构的构建哲学与挑战。 高效的进程间通信（IPC）： 不仅限于传统的管道（Pipe）和消息队列，本部分重点介绍共享内存（Shared Memory）的高效利用，以及基于Unix Domain Sockets的高速本地通信技术，用于构建微服务架构中的低延迟组件。 --- 第三部分：网络协议栈的深度剖析与高性能网络编程 现代应用几乎都依赖于网络。本书将网络编程提升到系统级深度，超越标准的套接字（Socket）API表面。 TCP/IP协议栈的内核路径： 详细解析数据包从物理层到应用层经过内核协议栈的完整旅程。我们将研究拥塞控制算法（如BBR）的工作原理，以及如何调整内核参数（sysctl）来适应高吞吐量场景。 零拷贝（Zero-Copy）技术与数据传输优化： 探讨sendfile()、splice()等零拷贝机制，以及它们在文件传输服务器和代理中的应用。我们还将分析网络缓冲区（Socket Buffer）的管理策略。 非阻塞与事件驱动架构的精髓： 对比select, poll, epoll（或FreeBSD的kqueue）的工作原理和性能瓶颈。本书将指导读者如何设计和实现一个健壮、可扩展的事件循环（Event Loop），这是构建高并发服务器的核心。 --- 第四部分：内存管理的高级技术与调试策略 内存的有效管理是系统稳定性和性能的试金石。本部分聚焦于动态内存分配器的内部运作以及调试内存错误的实用方法。 堆分配器的内部机制： 揭示标准C库（如glibc的ptmalloc）是如何管理堆空间的，包括arena、chunk、tcache的工作原理。我们将分析内存碎片化的成因，并介绍如何通过定制分配器（如jemalloc, tcmalloc）来优化特定工作负载的内存访问模式。 内存泄漏与越界访问的诊断： 介绍使用Valgrind的Memcheck工具进行静态和动态分析的进阶技巧。更重要的是，我们将教授如何利用地址消毒器（ASan）和线程消毒器（TSan）进行快速、准确的错误定位。 内存对齐与数据结构序列化： 探讨数据结构对齐对SIMD向量化和缓存行的影响，并深入研究高效、跨平台的数据序列化方案（如FlatBuffers或Protocol Buffers的二进制编码原理），避免不必要的内存拷贝。 --- 第五部分：性能剖析、工具链与可观测性 优秀的系统工程师不仅需要编写代码，更需要精确地测量和理解代码的运行状态。本部分是关于工程实践和性能优化的指南。 从CPU周期到缓存未命中： 教授如何使用性能分析工具（如perf）来收集硬件性能计数器（PMC）数据。我们将学习如何解读火焰图（Flame Graphs）和调用图，从而精准定位性能热点，区分计算受限和I/O受限的瓶颈。 链接器、加载器与运行时： 剖析ELF文件格式，理解动态链接器（ld.so）的工作流程，以及共享库（.so文件）是如何被加载、解析符号和重定位的。这对理解程序启动时间和运行时依赖管理至关重要。 调试与故障排除的最佳实践： 涵盖使用GDB进行复杂多线程调试的高级技巧，包括检查信号处理、跟踪系统调用流。同时，我们将介绍构建健壮的程序日志和可观测性框架的原则，确保系统在生产环境中出现问题时，能够迅速回溯。 本书面向有志于深入系统底层、提升代码质量和性能的软件工程师、系统架构师及高级计算机科学专业的学生。通过本书的学习，读者将不再满足于调用库函数，而是能够理解“为什么”和“如何”才能构建出真正高性能、可信赖的现代软件系统。

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我一直觉得 COM 是一种既古老又迷人的技术，在现代软件开发中依然扮演着重要的角色，尤其是在 Windows 平台上。当我看到《COM Programming by Example》这本书时，就迫不及待地想要深入了解。这本书的亮点在于它并非枯燥的理论堆砌，而是通过大量的实际编程案例来阐述 COM 的核心概念。例如，书中对 COM 组件的创建、注册、实例化以及方法调用的讲解，都配有完整的代码片段，并且作者会详细解释每一步操作的目的和原理。我特别欣赏作者在讲解自动化对象和 ActiveX 控件时所采用的策略，通过构建一些实用的应用程序，让我直观地感受到 COM 的强大能力。书中关于错误处理和线程安全的部分，也给了我很多启发，让我认识到在实际开发中需要注意的细节。总而言之，这本书为我提供了一个宝贵的学习资源，让我能够更自信地在 Windows 开发领域进行探索，并且对 COM 的理解上升到了一个新的高度。

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我发现很多关于 COM 的书籍都过于偏重理论，或者代码示例晦涩难懂，而《COM Programming by Example》则恰恰相反。它从一个非常接地气的角度切入，通过一系列精心设计的编程实例，引领读者一步步走进 COM 的世界。我尤其喜欢书中对“接口的灵活性”和“COM 的互操作性”的探讨，作者通过构建一些能够相互通信的组件，让我深刻体会到 COM 在构建可扩展和可重用软件方面的优势。书中的代码，无论是 C++ 还是 VB，都写得非常清晰，而且作者会对每一个关键的 API 调用进行解释，让我这个初学者也能轻松跟上。我还会经常参考书中关于“Dual Interfaces”和“Registry Settings”的章节，这些内容对于理解 COM 组件的生命周期和部署非常重要。这本书最大的优点就是，它能够帮助读者快速建立起对 COM 的整体认知，并且能够动手实践，真正掌握这项技术。

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这本书的封面设计就充满了专业感，简洁却不失力量，很容易吸引到那些对底层开发充满好奇的读者。我当初选择它，很大程度上是被“By Example”这个词所吸引，因为我深信实践出真知。翻开书页，立刻被那份严谨的排版和清晰的逻辑所折服。作者并没有一开始就抛出复杂的理论，而是循序渐进地引入 COM 的概念，通过一个个生动形象的例子，将抽象的概念具象化。我尤其喜欢其中关于接口继承和对象聚合的部分，作者用非常贴近实际编程场景的比喻，让我这个初学者也能茅塞顿开。书中的代码示例，无论是 C++ 还是 VB，都写得非常规范，而且都附带了详尽的注释，让我能够理解每一行代码背后的意义。我感觉自己不仅仅是在学习 COM，更是在学习一种严谨的编程思想和良好的代码编写习惯。即使是对于那些已经接触过 COM 的开发者，我也认为这本书仍然具有极高的参考价值，因为它提供了一个非常扎实的学习和回顾的平台。

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在我接触《COM Programming by Example》之前，我对 COM 的理解仅仅停留在一些零散的片段上，缺乏一个系统性的认识。这本书的出现，就像给我打开了一扇新的大门。作者非常擅长将抽象的概念通过具体的例子来阐释，例如，在解释“IUnknown 接口”时，他并没有止步于讲解 AddRef 和 Release 的作用，而是通过一个完整的内存管理示例，让我明白了 COM 组件的引用计数机制是如何工作的。书中的代码示例，不仅仅是功能上的演示，更蕴含了作者的编程哲学。我特别喜欢书中关于“COM 对象的生命周期管理”和“Windows 注册表与 COM 组件的关系”的章节，这些内容对于排查 COM 相关的 bug 至关重要。这本书的语言风格也非常亲切，不会让人产生距离感，即使是面对一些底层的技术细节，也能够被清晰地解释清楚。可以说，这本书为我提供了一个非常坚实的基础，让我能够更加自信地进行 COM 相关的开发工作。

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我之前对 COM 编程一直有些敬畏，总觉得它门槛很高，而且理论知识比较晦涩。然而，《COM Programming by Example》这本书完全颠覆了我的认知。作者巧妙地将复杂的 COM 模型拆解成一个个易于理解的小单元，并且用非常直观的示例来加以说明。我最喜欢的部分是关于“组件对象模型”的核心思想的介绍，作者通过类比，让我一下子就明白了接口、组件、对象的概念之间的关系。书中的代码，虽然不是那种炫技式的，但都非常实用，并且能清晰地展示 COM 的工作流程。例如，书中对连接点（Connection Points）的讲解，就非常到位，让我理解了事件的传递机制。我还会反复翻阅书中关于类型库（Type Libraries）和注册表（Registry）的部分，这些都是 COM 编程中非常关键的知识点。这本书的价值在于，它不仅教你“怎么做”，更重要的是让你理解“为什么这么做”，培养了我的底层开发思维。

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