Rust Book 2nd Edition pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Successful Farming

作者:Successful Farming

出品人:

页数:416

译者:

出版时间:2008-11-30

价格:USD 19.95

装帧:Paperback

isbn号码:9780696242335

丛书系列:

图书标签:

• Rust
• 编程语言
• 系统编程
• 并发
• 内存安全
• 所有权
• 借用
• Cargo
• WebAssembly
• CLI工具

深入探索现代软件构建的基石：面向系统编程的权威指南 本书并非聚焦于某一特定编程语言的特定版本，而是致力于剖析构建高性能、高可靠性软件系统的核心原理、设计模式与工程实践。我们深入探究底层硬件交互、内存管理哲学、并发模型的设计艺术，以及如何构建复杂、可维护的大型代码库。 第一部分：系统级思维与底层抽象 本部分将带领读者跨越高级语言的抽象层，直面计算机科学的根本挑战。我们不会过多纠缠于特定语言的语法细节，而是强调对以下概念的深刻理解： 内存的本质与管理： 我们详细讨论了虚拟内存的工作原理，从页表到TLB（转换后备缓冲器）的每一次查找。分析了堆（Heap）与栈（Stack）的生命周期差异，并深入剖析了各种内存分配器（如jemalloc、tcmalloc）的内部机制。重点探讨了如何在资源受限的环境下，通过精确控制数据的布局和生命周期，最大化内存利用率并避免运行时开销。我们将比较基于引用计数、垃圾回收（GC）与手动管理策略的优缺点，并阐述如何在不引入运行时开销的情况下实现内存安全的保证。 数据结构的高级优化： 传统的教科书式数据结构（如链表、树）在这里被置于现代CPU架构的背景下重新审视。我们关注缓存局部性（Cache Locality）和伪共享（False Sharing）对性能的决定性影响。例如，对于B树或B+树的变体，我们探讨如何通过调整节点大小和分支因子来优化L1/L2/L3缓存的命中率。对于哈希表，我们将深入分析各种冲突解决策略（开放寻址、链式法）在不同访问模式下的表现，并引入基于探查序列的优化技术。 并发与并行性的深层解析： 并发不再仅仅是锁和信号量。本部分聚焦于构建无锁（Lock-Free）和等待无关（Wait-Free）数据结构所需的原子操作（Atomic Operations）的底层实现。我们将剖析硬件提供的内存模型（如x86-TSO, ARMv8的弱一致性模型），并解释如何利用这些模型来编写高效且可移植的并发算法。讨论内容涵盖了各种同步原语（互斥锁、条件变量、屏障）的内核实现细节，以及更高级的并发范式，如消息传递（Actor Model）和软件事务内存（STM）的理论基础与工程挑战。 第二部分：构建健壮的运行时与工具链 软件的健壮性往往取决于其构建环境和运行时支撑。本部分将目光投向编译器、链接器以及运行时环境的内部运作。 编译过程的精髓： 我们详细解析了从源代码到可执行文件的完整路径。对LLVM/GCC等主流编译器前端（解析、语义分析）和后端（中间表示IR、代码生成）的优化阶段进行了深入分析。重点讲解了寄存器分配的复杂性、指令选择与调度如何影响最终的执行速度。此外，我们将探讨各种编译时元编程技术（如宏系统、模板元编程）的威力与陷阱，以及如何利用静态分析工具来提前捕获运行时错误。 链接与加载的艺术： 静态链接与动态链接的权衡在现代系统中至关重要。我们剖析了ELF或Mach-O等目标文件格式的结构，包括代码段、数据段、符号表和重定位记录。深入探讨了GOT（全局偏移表）和PLT（过程链接表）如何实现延迟绑定和地址解析。对于库的加载过程，我们将讨论共享库的搜索路径、版本控制机制，以及如何设计可重定位的二进制文件。 异常处理与控制流的底层机制： 异常（Exceptions）并非总是高级语言的特性，它们在底层通过栈展开（Stack Unwinding）机制实现。我们研究了Dwarf调试信息或SEH（结构化异常处理）如何支持这种机制，并分析了在性能敏感的代码路径中，处理异常的成本。此外，我们将讨论非局部跳转（Non-Local Jumps）及其在协程（Coroutines）实现中的核心作用。 第三部分：系统交互与高性能I/O 现代应用很少是孤立的，高效地与外部世界交互是性能的关键瓶颈。 I/O的演进与模型对比： 我们系统地比较了传统的阻塞I/O、非阻塞I/O、I/O多路复用（如`select`/`poll`/`epoll`/`kqueue`）以及异步I/O（如Linux AIO/io_uring）的底层差异。特别关注`epoll`的事件驱动机制，它如何通过内核态的红黑树管理海量连接，以及`io_uring`如何通过提交环和完成环极大地减少上下文切换和系统调用开销。 网络协议栈的性能调优： 我们超越了TCP/IP的七层模型概念，深入到内核网络栈的实现细节。分析了接收路径（Interrupt Coalescing、NAPI）和发送路径（零拷贝技术、TCP拥塞控制算法如CUBIC或BBR）如何影响吞吐量和延迟。对于UDP，我们将讨论如何利用原子操作和无锁队列设计用户态的网络协议处理器，以应对高QPS（每秒查询数）的挑战。 跨进程通信（IPC）的现代方法： 除了传统的管道和信号量，本书详细探讨了更现代、更高效的IPC机制。包括基于共享内存（Shared Memory）的零拷贝通信、UNIX域套接字（Unix Domain Sockets）的性能优势，以及在微服务架构中，如何利用序列化协议（如FlatBuffers或Cap'n Proto）来实现高效的数据交换，规避JSON或XML带来的解析开销。 本书旨在为系统工程师、底层开发者和架构师提供一个坚实的基础，使其能够超越框架和库的表面，理解并优化软件栈的每一个关键环节，从而构建出真正具有前瞻性和工程深度的下一代系统。

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