第一章

預(yù)處理階段->得到.i文件->編譯階段->得到.s文件->匯編階段->得到.o文件（二進(jìn)制文件）->鏈接階段
優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)化程序性能辩恼、理解鏈接時(shí)出現(xiàn)的錯(cuò)誤点晴、避免安全漏洞锉走。
系統(tǒng)硬件的組成：1.總線癌瘾、2.I/O設(shè)備记劈、3.主存、4.處理器
CPU指令：加載、存儲(chǔ)浓镜、操作溃列、跳轉(zhuǎn)
進(jìn)程的虛擬空間組成：程序代碼和數(shù)據(jù)、堆膛薛、共享庫听隐、棧、內(nèi)核虛擬內(nèi)存哄啄。

第二章 信息的表示和處理

2.1 信息存儲(chǔ)

2.1.1 十六進(jìn)制表示法

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2.1.2 字?jǐn)?shù)據(jù)大小

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2.1.3 尋址和字節(jié)順序

小端法：最低有效字節(jié)在最前面雅任。
大端法：最高有效字節(jié)在最前面。
個(gè)人理解：大端咨跌，正常方向沪么；小端，反向锌半。

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2.1.4 表示字符串

C語言中禽车，字符串被編碼為一個(gè)以NULL（其值為0）字符結(jié)尾的字符數(shù)組。每個(gè)字符都由某個(gè)標(biāo)準(zhǔn)編碼來表示拳喻，最常見的是ASCII字符碼哭当。

2.1.5 表示代碼

2.1.6 布爾代數(shù)簡介

& - 當(dāng)兩邊值都為1時(shí)結(jié)果才為1，其余情況都是0
| - 當(dāng)兩邊值有一個(gè)是1冗澈，結(jié)果就為1钦勘。
^ - 兩邊值不同為1，相同為0亚亲。
~ - 兩邊取反

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2.1.7 C語言中的位級運(yùn)算

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2.1.8 C語言中的邏輯運(yùn)算

TRUE==》1
FALSE==》0
邏輯運(yùn)算&&和||與它們對應(yīng)的位級運(yùn)算&和|之間第二個(gè)重要區(qū)別彻采，如果對第一個(gè)參數(shù)求值就能確定表達(dá)式的結(jié)果，那么邏輯運(yùn)算符就不會(huì)對第二個(gè)參數(shù)求值捌归。

2.1.9 C語言中的移位運(yùn)算

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<<左移：該值從右開始肛响，向左移動(dòng)4位，丟棄左邊最高k個(gè)數(shù)字惜索，右邊添加4個(gè)0
>>邏輯右移：左邊補(bǔ)k個(gè)0特笋，右邊k個(gè)數(shù)字舍棄
>>算術(shù)右移：左邊補(bǔ)k個(gè)1（注意：這里是最高位是多少填充多少），右邊k個(gè)數(shù)字舍棄
默認(rèn)使用算術(shù)右移巾兆，但是無符號數(shù)是邏輯右移猎物。

2.2 整數(shù)表示

2.2.1 整數(shù)數(shù)據(jù)類型

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2.2.2 無符號數(shù)的編碼：

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個(gè)人理解：這個(gè)公式其實(shí)就是把二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)成十進(jìn)制數(shù)。

2.2.3 補(bǔ)碼編碼：

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個(gè)人理解：簡單的說就是在最高位添加了個(gè)符號位角塑。
原理：補(bǔ)碼編碼的唯一性蔫磨。

2.2.4 有符號數(shù)和無符號數(shù)之間的轉(zhuǎn)換：

C語言允許在各種不同的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)類型之間做強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換。

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2.2.5 C語言中的有符號數(shù)與無符號數(shù)

盡管c語言標(biāo)準(zhǔn)沒有指定有符號數(shù)要采用某種表示圃伶，但是幾乎所有的機(jī)器都是用補(bǔ)碼蚁袭。通常，大多數(shù)數(shù)字都默認(rèn)為是有符號的膛锭。

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2.2.6 擴(kuò)展一個(gè)數(shù)字的位表示

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2.2.7 截?cái)鄶?shù)字

截?cái)酂o符號數(shù)

截?cái)嘌a(bǔ)碼取值

2.2.8 關(guān)于有符號數(shù)和無符號數(shù)的建議

2.3 整數(shù)運(yùn)算

個(gè)人理解：這里主要以數(shù)學(xué)公式的形式講述了整數(shù)的運(yùn)算。

2.3.1 無符號加法

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2.3.2 補(bǔ)碼加法

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2.3.3 補(bǔ)碼的非

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2.3.4 無符號乘法

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2.3.5 補(bǔ)碼乘法

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2.3.6 乘以常數(shù)

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注意：無論是無符號運(yùn)算還是補(bǔ)碼運(yùn)算蝗岖，乘以2的冪都可能會(huì)導(dǎo)致溢出。

2.3.7 除以2的冪

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2.3.8 關(guān)于整數(shù)運(yùn)算的最后思考

個(gè)人理解榔至，關(guān)于整數(shù)的相關(guān)運(yùn)算規(guī)則剪侮。

2.4 浮點(diǎn)數(shù)

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2.4.1 二進(jìn)制小數(shù)

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2.4.2 IEEE浮點(diǎn)表示

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情況1：當(dāng)exp的位模式既不全為0（數(shù)值0），也不全為1（單精度數(shù)組為255洛退，雙精度數(shù)值為2047）
情況2：當(dāng)補(bǔ)碼域?yàn)槿?時(shí)
情況3：當(dāng)指階碼全為1的時(shí)候出現(xiàn)

2.4.3 數(shù)字示例

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2.4.4 舍入

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2.4.5 浮點(diǎn)運(yùn)算

2.4.6 C語言中的浮點(diǎn)數(shù)

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第三章 程序的機(jī)器級表示

個(gè)人理解：該章節(jié)主要講了匯編，我們寫的c代碼是如何翻譯成匯編語言到機(jī)器的寄存器的杰标，沒學(xué)過匯編兵怯，前部分還好，后面看不來腔剂。

3.1 歷史觀點(diǎn)

3.2 程序編碼

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3.2.1 機(jī)器級代碼

● 程序計(jì)數(shù)器（通常成為“PC”媒区，在x86-64中用%rip表示）給出將要執(zhí)行的下一條指令在內(nèi)存中的地址。
● 整數(shù)寄存器文件包含16個(gè)命名的位置掸犬，分別存儲(chǔ)64位的值袜漩。這些寄存器可以存儲(chǔ)地址（對應(yīng)于C語言的指針）或整數(shù)數(shù)據(jù)。有的寄存器被用來記錄某些重要的程序狀態(tài)湾碎，而其他的寄存器用來保存臨時(shí)數(shù)據(jù)宙攻，例如過程的參數(shù)和局部變量，以及函數(shù)的返回值介褥。
● 條件碼寄存器保存著最近執(zhí)行的算術(shù)或邏輯指令的狀態(tài)信息座掘。它們用來實(shí)現(xiàn)控制或數(shù)據(jù)流中的條件變化，比如說用來實(shí)現(xiàn)if和while語句柔滔。
● 一組向量寄存器可以存放一個(gè)或多個(gè)整數(shù)或浮點(diǎn)數(shù)值溢陪。

3.2.2 代碼示例

在命令行上使用“-S”選項(xiàng)，就能看到C語言編譯器產(chǎn)生的匯編代碼
linux>gcc -Og -S xxx.c
使用“-C”命令行選項(xiàng)睛廊，GCC會(huì)編譯并匯編該代碼
linux>gcc -Og -C xxx.c
這樣會(huì)產(chǎn)生目標(biāo)代碼文件xxx.o形真，它是二進(jìn)制格式的，無法直接查看超全。要查看機(jī)器代碼文件的內(nèi)容咆霜，有一類成為反匯編器的程序非常有用。在Linux系統(tǒng)中卵迂，帶“-d”命令行標(biāo)識(shí)的程序OBJDUMP可以充當(dāng)這個(gè)角色裕便。
linux>objdump -d xxx.o

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3.2.3 關(guān)于格式的注解

3.3 數(shù)據(jù)格式

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3.4 訪問信息

3.4.1 操作數(shù)指示符

大多數(shù)指令有一個(gè)或多個(gè)操作數(shù)，指示出執(zhí)行一個(gè)操作中要使用的源數(shù)據(jù)值见咒，以及放置結(jié)果的目的位置偿衰。
各種不同的操作數(shù)的可能性被分為三種類型
立即數(shù)：用來表示常數(shù)值。
寄存器：表示某個(gè)寄存器的內(nèi)容。
內(nèi)存引用：根據(jù)計(jì)算出來的地址訪問某個(gè)內(nèi)存位置下翎。

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3.4.2 數(shù)據(jù)傳送指令

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3.4.3 數(shù)據(jù)傳送示例

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3.4.4 壓入和探出棧數(shù)據(jù)

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3.5 算術(shù)和邏輯操作

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3.5.1 有效加載地址

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3.5.2 一元和二元操作

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3.5.3 移位操作

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3.5.4 討論

3.5.5 特殊的算術(shù)操作

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3.6 控制

3.6.1 條件碼

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3.6.2 訪問條件碼

條件碼讀取三種方法：
1.根據(jù)條件碼的某種組合缤言，將一個(gè)字節(jié)設(shè)置為0或者1
2.可以條件跳轉(zhuǎn)到程序的某個(gè)其他的部分
3.可以有條件地傳送數(shù)據(jù)。

3.6.3 跳轉(zhuǎn)指令

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3.6.4 跳轉(zhuǎn)指令的編碼

3.6.5 用條件控制來實(shí)現(xiàn)條件分支

將條件表達(dá)式和語句從C語言翻譯成機(jī)器代碼视事，最常用的方式是結(jié)合有條件和無條件跳轉(zhuǎn)胆萧。

3.6.6 用條件傳送來實(shí)現(xiàn)條件分支

3.6.7 循環(huán)

3.6.8 switch語句

3.7 過程

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3.7.1 運(yùn)行時(shí)棧

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3.7.2 轉(zhuǎn)移控制

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3.7.3 數(shù)據(jù)傳送

3.7.4 棧上的局部存儲(chǔ)

3.7.5 寄存器中的局部存儲(chǔ)空間

3.7.6 遞歸過程

3.8 數(shù)組分配和訪問

第四章 處理器體系結(jié)構(gòu)

4.1 Y86-64 指令集體系結(jié)構(gòu)

4.1.1 程序員的可見狀態(tài)

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4.1.2 Y86-64指令

● x86-64的movq指令分成了4個(gè)不同的指令：irmovq、rrmovq俐东、mrmovq跌穗、rmmovq，分別顯示地指明源和目的的格式虏辫。源可以是立即數(shù)i蚌吸，寄存器r或內(nèi)存m。第一個(gè)字母表示源的類型砌庄，第二個(gè)字母表示目的的類型羹唠。
● 有4個(gè)整數(shù)操作指令，他們是addq娄昆、subq佩微、andq和xorq，它們只對寄存器數(shù)據(jù)進(jìn)行操作萌焰，而x86-64還允許對內(nèi)存數(shù)據(jù)進(jìn)行這些操作哺眯。這些指令會(huì)設(shè)置3個(gè)條件碼ZF、SF和OF（零杆怕、符號族购、溢出）。
● 7個(gè)跳轉(zhuǎn)指令陵珍，jmp寝杖、jle、jl互纯、je瑟幕、jne、jge和jg留潦。
● 6個(gè)條件傳送指令只盹，cmovle、cmovl兔院、cmove殖卑、comvne、cmovge和comvg坊萝。
● call指令將返回地址入棧孵稽，然后調(diào)到目的地址许起。
● ret指令從這樣的調(diào)用中返回。
● pushq和popq指令實(shí)現(xiàn)了入棧和出棧菩鲜。
● halt指令停止指令的執(zhí)行园细。

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4.1.3 指令編碼

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4.1.4 Y86-64異常

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4.1.5 Y86-64程序

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4.1.6 Y86-64指令的詳情

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4.2 邏輯設(shè)計(jì)和硬件控制語言HCL

4.2.1 邏輯門

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4.2.2 組合電路和HCL布爾表達(dá)式

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4.2.3 字級的組合電路和HCL整數(shù)表達(dá)式

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4.2.4 集合關(guān)系

4.2.5 存儲(chǔ)器和時(shí)鐘

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4.3 Y86-64的順序?qū)崿F(xiàn)

4.3.1 將處理組織成階段

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4.3.2 SEQ硬件結(jié)構(gòu)

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4.3.3 SEQ時(shí)序

4.3.4 SEQ階段的實(shí)現(xiàn)

1.取指階段

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2.譯碼和寫回階段

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4.訪存階段

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4.4 流水線的通用原理

4.4.1 計(jì)算流水線

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4.4.2 流水線操作的詳細(xì)說明

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4.4.3 流水線的局限性

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1.不一致的劃分
2.流水線過深，收益反而下降

4.4.4 帶反饋的流水線系統(tǒng)

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4.5 Y86-64流水線的實(shí)現(xiàn)

4.5.1 SEQ+：重新安排計(jì)算階段

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4.5.2 插入流水線寄存器

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第五章 優(yōu)化程序性能

5.9 提高并行性

5.9.1 多個(gè)累計(jì)變量

對于一個(gè)可結(jié)合和可交換的合并運(yùn)算來說接校，比如說整數(shù)加法或乘法猛频，我們可以將一組合并運(yùn)算分割成兩個(gè)或更多的部分，并在最后合并結(jié)果來提高性能蛛勉。

5.9.2 重新結(jié)合變換

5.10 優(yōu)化合并代碼的結(jié)果小結(jié)

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5.11 一些限制因素

5.11.1 寄存器溢出

循環(huán)并行性的好處受匯編代碼描述計(jì)算的能力限制鹿寻。如果我們的并行度p超過了可用的寄存器數(shù)量，那么編譯器會(huì)訴諸溢出诽凌，將某些臨時(shí)值存放到內(nèi)存中烈和，通常是在運(yùn)行時(shí)堆棧上分配空間。
一旦編譯器必須要訴諸溢出皿淋，那么維護(hù)多個(gè)累積變量的優(yōu)勢就很可能消失。幸運(yùn)的是恬试，x86-64有足夠多的寄存器窝趣，大多數(shù)循環(huán)在出現(xiàn)寄存器溢出之前就將達(dá)到吞吐量限制。

5.11.2 分支預(yù)測和預(yù)測錯(cuò)誤處罰

當(dāng)分支預(yù)測邏輯不能正確預(yù)測一個(gè)分支是否要跳轉(zhuǎn)的時(shí)候训柴，條件分支可能會(huì)招致很大的預(yù)測錯(cuò)誤處罰哑舒。

1. 不要過分關(guān)心可預(yù)測的分支
2. 書寫適合用條件傳送實(shí)現(xiàn)的代碼

5.12 理解內(nèi)存性能

5.12.1 加載的性能

5.12.1 存儲(chǔ)的性能

5.13 應(yīng)用：性能提高技術(shù)

1. 高級設(shè)計(jì)，為遇到的問題選擇適當(dāng)?shù)乃惴ê蛿?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)幻馁。
2. 基本編碼原則洗鸵。避免限制優(yōu)化的因素，這樣編譯器就能產(chǎn)生高效的代碼仗嗦。
   消除連續(xù)的函數(shù)調(diào)用膘滨。
   消除不必要的內(nèi)存引用
3. 低級優(yōu)化，結(jié)構(gòu)化代碼以利用硬件功能
   展開循環(huán)稀拐，降低開銷火邓，并且使得進(jìn)一步的優(yōu)化成為可能。
   通過使用例如多個(gè)累計(jì)變量和重新結(jié)合等技術(shù)德撬，找到方法提高指令級并行铲咨。
   用功能性的風(fēng)格重寫條件操作，使得編譯采用條件數(shù)據(jù)傳送蜓洪。

5.14 確認(rèn)和消除性能瓶頸

5.14.1 程序剖析

第六章 存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)

6.1 存儲(chǔ)技術(shù)

6.1.1 隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器

1. 靜態(tài)RAM：SRAM將每個(gè)位存儲(chǔ)在一個(gè)雙穩(wěn)態(tài)的存儲(chǔ)器單元里纤勒，每個(gè)單元是用一個(gè)六晶體管電路來實(shí)現(xiàn)的。他可以無限期地保持在兩個(gè)不同的電壓配置或狀態(tài)之一隆檀。由于SRAM存儲(chǔ)器單元的雙穩(wěn)態(tài)特性摇天，只要有電粹湃，他就會(huì)永遠(yuǎn)地保存它的值。即使有干擾來擾亂電壓闸翅，當(dāng)干擾消除時(shí)再芋，電路就會(huì)恢復(fù)到穩(wěn)定值。
2. 動(dòng)態(tài)RAM
   DRAM將每個(gè)位存儲(chǔ)為對一個(gè)電容的充電坚冀。這個(gè)電容非常小济赎，通常只有大約30毫微微法拉——30*10-15法拉。
   3.傳統(tǒng)的DRAM
   DRAM芯片中的單元（位）被分成d個(gè)超單元记某，每個(gè)超單元都由w個(gè)DRAM單元組成司训。一個(gè)dxw的DRAM總共存儲(chǔ)了dw位信息。
3. 內(nèi)存模塊
   DRAM芯片封裝在內(nèi)存模塊中液南，它查到主板的擴(kuò)展槽上壳猜。
4. 增強(qiáng)的DRAM
   快頁模式
   擴(kuò)展數(shù)據(jù)輸出
   同步DRAM
   雙倍數(shù)據(jù)速率同步
   視頻RAM
5. 非易失性存儲(chǔ)器
   非易失性存儲(chǔ)器即使在關(guān)電之后，仍然保存著它們的信息滑凉。
6. 訪問主存

6.1.2 磁盤存儲(chǔ)

1. 磁盤構(gòu)造

   
   
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2. 磁盤容量

   
   
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3. 磁盤操作
4. 邏輯磁盤塊
5. 連接I/O設(shè)備
6. 訪問磁盤

6.1.3 固態(tài)硬盤

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6.1.4 存儲(chǔ)技術(shù)趨勢

6.2 局限性

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6.2.1 對程序數(shù)據(jù)引用的局部性

6.2.2 取指令的局部性

6.2.3 局部性小結(jié)

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6.3 存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)

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6.3.1 存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)中的緩存

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1.緩存命中
2.緩存不命中
3.緩存不命中的種類
4.緩存管理

6.3.2 存儲(chǔ)器層次結(jié)構(gòu)概念小結(jié)

[圖片上傳中...(image.png-534f9-1592886451099-0)]

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6.4 高速緩存存儲(chǔ)器

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6.4.1 通用的高速緩存存儲(chǔ)器組織結(jié)構(gòu)

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6.4.2 直接映射高速緩存

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6.4.3 組相聯(lián)高速緩存

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6.4.4 全相聯(lián)高速緩存

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6.4.5 有關(guān)寫的問題

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6.4.6 一個(gè)真實(shí)的高速緩存層次結(jié)構(gòu)的解剖

6.4.7 高速緩存參數(shù)的性能影響

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6.5 編寫高速緩存友好的代碼

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6.6 綜合：高速緩存對程序性能的影響

6.6.1 存儲(chǔ)器山

一個(gè)程序從存儲(chǔ)系統(tǒng)中讀數(shù)據(jù)的速率成為度吞吐量统扳，或者有時(shí)成為讀帶寬。

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6.6.2 重新排列循環(huán)以提高空間局部性

6.6.3 在程序中利用局部性

1. 將你的注意力集中在內(nèi)循環(huán)上畅姊，大部分計(jì)算和內(nèi)存訪問都發(fā)生在這里咒钟。
2. 通過按照數(shù)據(jù)對象存儲(chǔ)在內(nèi)存中的順序，以步長為1的來讀數(shù)據(jù)若未，從而使得你程序中的空間局部性最大朱嘴。
3. 一旦從存儲(chǔ)器中讀入了一個(gè)數(shù)據(jù)對象，就盡可能多地使用它粗合，從而使得程序中的時(shí)間局部性最大萍嬉。

6.7 小結(jié)

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第七章 鏈接

7.1 編譯器驅(qū)動(dòng)程序

大多數(shù)編譯系統(tǒng)提供編譯器驅(qū)動(dòng)程序，它代表用戶在需要時(shí)調(diào)用語言預(yù)處理器隙疚、編譯器壤追、匯編器和鏈接器。

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驅(qū)動(dòng)程序首先運(yùn)行C預(yù)處理器供屉，它將C的源代碼翻譯成一個(gè)ASCII碼的中間文件大诸，接下來，驅(qū)動(dòng)程序運(yùn)行C編譯器贯卦，它將該文件翻譯成一個(gè)ASCII匯編語言文件资柔，然后驅(qū)動(dòng)程序運(yùn)行匯編器，在翻譯成一個(gè)可重定位目標(biāo)文件撵割。最后贿堰，它運(yùn)行鏈接器程序id，將一些必要的系統(tǒng)目標(biāo)文件組合起來啡彬，創(chuàng)建一個(gè)可執(zhí)行目標(biāo)文件prog羹与。要運(yùn)行prog故硅，只要輸入./prog，shell調(diào)用操作系統(tǒng)中一個(gè)叫做加載器的函數(shù)纵搁，它將可執(zhí)行文件prog中的代碼和數(shù)據(jù)復(fù)制到內(nèi)存吃衅，然后將控制轉(zhuǎn)移到這個(gè)程序的開頭。

7.2 靜態(tài)鏈接

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7.3 目標(biāo)文件

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7.4 可重定位目標(biāo)文件

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7.5 符號和符號表

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7.6 符號解析

7.6.1 鏈接器如何解析多重定義的全局符號

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7.6.2 與靜態(tài)庫鏈接

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7.6.3 鏈接器如何使用靜態(tài)庫來解析引用

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7.7 重定位

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7.7.1 重定位條目

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7.7.2 重定位符號引用

1. 重定位PC相對引用
2. 重定位PC絕對引用

7.8 可執(zhí)行目標(biāo)文件

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7.9 加載可執(zhí)行目標(biāo)文件

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7.10 動(dòng)態(tài)鏈接共享庫

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7.11 從應(yīng)用程序中加載和鏈接共享庫

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7.12 位置無關(guān)代碼

1. PIC數(shù)據(jù)引用

2. PIC函數(shù)調(diào)用

   
   
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7.13 庫打樁機(jī)制

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7.13.1 編譯時(shí)打樁

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7.13.2 鏈接時(shí)打樁

7.13.3 運(yùn)行時(shí)打樁

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7.14 處理目標(biāo)文件的工具

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7.15 小結(jié)

第八章 異常流控制

8.1 異常

異常就是控制流中的突變腾誉，用來相應(yīng)處理器狀態(tài)中的某些變化徘层。

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8.1.1 異常處理

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8.1.2 異常的類別

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8.1.3 Linux/x86-64 系統(tǒng)中的異常

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1. Linux/x86-64 故障和終止

2. Linux/x86-64系統(tǒng)調(diào)用

   
   
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8.2 進(jìn)程

進(jìn)程提供給應(yīng)用程序的關(guān)鍵抽象
一個(gè)獨(dú)立的邏輯控制流，它提供了一個(gè)假象利职，好像我們的程序獨(dú)占地使用處理器趣效。
一個(gè)私有的地址控件，它提供了一個(gè)假象猪贪，好像我們的程序獨(dú)占地使用內(nèi)存系統(tǒng)跷敬。

8.2.1 邏輯控制流

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8.2.2 并發(fā)流

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8.2.3 私有地址空間

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8.2.4 用戶模式和內(nèi)核模式

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8.2.5 上下文切換

內(nèi)核為每個(gè)進(jìn)程維持一個(gè)上下文，上下文就是內(nèi)核重新啟動(dòng)一個(gè)被搶占的進(jìn)程所需的狀態(tài)热押。它由一些對象的值組成西傀，這些對象包括通用目的寄存器、浮點(diǎn)寄存器桶癣、程序計(jì)數(shù)器池凄、用戶棧、狀態(tài)寄存器鬼廓、內(nèi)核棧和各種內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，比如描述地址控件的頁表致盟、包含有關(guān)當(dāng)前進(jìn)程信息的進(jìn)程表碎税，以及包含進(jìn)程已打開文件的信息的文件表。

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8.3 系統(tǒng)調(diào)用錯(cuò)誤處理

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8.4 進(jìn)程控制

8.4.1 獲取進(jìn)程ID

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8.4.2 創(chuàng)建和終止進(jìn)程

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8.4.3 回收子線程

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1. 判定等待集合的成員
2. 修改默認(rèn)行為
3. 檢查已回收子進(jìn)程的退出狀態(tài)
4. 錯(cuò)誤條件
5. wait函數(shù)
6. 使用waitpid的示例

8.4.4 讓進(jìn)程休眠

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8.4.5 加載并運(yùn)行程序

8.4.6 利用fork和execve運(yùn)行程序

8.5 信號

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8.5.1 信號術(shù)語

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8.5.2 發(fā)送信號

1. 進(jìn)程組
2. 用/bin/kill 程序發(fā)送信號
3. 從鍵盤發(fā)送信號
4. 用kill函數(shù)發(fā)送信號
5. 用alarm函數(shù)發(fā)送信號

8.5.3 接收信號

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8.5.4 阻塞和解除阻塞信號

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8.5.5 編寫信號處理程序

1. 安全的信號處理
2. 正確的信號處理
3. 可移植的信號處理

8.5.6 同步流以避免討厭的并發(fā)錯(cuò)誤

8.5.7 顯式地等待信號

8.6 非本地跳轉(zhuǎn)

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8.7 操作進(jìn)程的工具

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8.8 小結(jié)

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第九章 虛擬內(nèi)存

9.1 物理和虛擬尋址

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9.2 地址空間

9.3 虛擬內(nèi)存作為緩存的工具

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9.3.1 DRAM緩存的組織結(jié)構(gòu)

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9.3.2 頁表

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9.3.3 頁命中

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9.3.4 缺頁

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9.3.5 分配頁面

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9.3.6 又是局部性救了我們

9.4 虛擬內(nèi)存作為內(nèi)存管理的工具

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9.5 虛擬內(nèi)存作為內(nèi)存保護(hù)的工具

9.6 地址翻譯

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9.6.1 結(jié)合高速緩存和虛擬內(nèi)存

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9.6.2 利用TLB加速地址翻譯

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9.6.3 多級頁表

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9.6.4 綜合：端到端的地址翻譯

9.7 案例研究：Intel Core i7/Linux 內(nèi)存系統(tǒng)

9.7.1 Core i7地址翻譯

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9.7.2 Linux虛擬內(nèi)存系統(tǒng)

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1. Linux虛擬內(nèi)存區(qū)域
2. Linux缺頁異常處理

9.8 內(nèi)存映射

9.8.1 在看共享對象

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9.8.2 再看fork函數(shù)

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9.8.3 再看execve函數(shù)

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9.8.4 使用mmap函數(shù)的用戶級內(nèi)存映射

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9.9 動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配

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9.9.1 malloc 和 free 函數(shù)

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9.9.2 為什么要使用動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配

9.9.3 分配器的要求和目標(biāo)

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目標(biāo)1.最大化吞吐率
目標(biāo)2.最大化內(nèi)存利用率

9.9.4 碎片

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9.9.5 實(shí)現(xiàn)問題

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9.9.6 隱式空閑鏈表

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9.9.7 放置已分配的塊

9.9.8 分割空閑塊

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9.9.9 獲取額外的堆內(nèi)存

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9.9.10 合并空閑塊

9.9.11 帶邊界標(biāo)記的合并

9.9.12 綜合：實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡單的分配器

1. 通用分配器設(shè)計(jì)
2. 操作空閑鏈表的基本常數(shù)和宏
3. 創(chuàng)建初始空閑鏈表
4. 釋放和合并塊
5. 分配塊

9.9.13 顯式空閑鏈表

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9.9.14 分離的空閑鏈表

1. 簡單分離存儲(chǔ)
2. 分離適配
3. 伙伴系統(tǒng)

9.10 垃圾收集

9.10.1 垃圾收集器的基本知識(shí)

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9.10.2 Mark&Sweep垃圾收集器

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9.10.3 C程序的保守Mark & Sweep

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9.11 C程序中常見的與內(nèi)存有關(guān)的錯(cuò)誤

9.11.1 間接引用壞指針

9.11.2 讀未初始化的內(nèi)存

9.11.3 允許棧緩沖區(qū)溢出

9.11.4 假設(shè)指針和它們指向的對象是相同大小的

9.11.5 造成錯(cuò)位錯(cuò)誤

9.11.6 引用指針，而不是它所指向的對象

9.11.7 誤解指針運(yùn)算

9.11.8 引用不存在的變量

9.11.9 引用空閑堆塊中的數(shù)據(jù)

9.12 小結(jié)

第十章 系統(tǒng)級I/O

10.1 Unix I/O

打開文件
Linux shell創(chuàng)建的每個(gè)進(jìn)程開始時(shí)都有三個(gè)打開的文件
改變當(dāng)前的文件位置
讀寫文件
關(guān)閉文件

10.2 文件

普通文件包含任意數(shù)據(jù)
目錄是包含一組鏈接的文件，其中每個(gè)鏈接都將一個(gè)文件名映射到一個(gè)文件顶瞒，這個(gè)文件可能是另一個(gè)目錄
套接字是用來與另一個(gè)進(jìn)程進(jìn)行跨網(wǎng)絡(luò)通信的文件

10.3 打開和關(guān)閉文件

10.4 讀和寫文件

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10.5 用RIO包健壯地讀寫

1. 無緩沖的輸入輸出函數(shù)
2. 帶緩沖的輸入函數(shù)

10.6 讀取文件元數(shù)據(jù)

10.7 讀取目錄內(nèi)容

10.8 共享文件

1. 描述符表
2. 文件表
3. v-node表

10.9 I/O重定向

10.10 標(biāo)準(zhǔn)I/O

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10.11 綜合：我該使用哪些I/O函數(shù)?

10.12 小結(jié)

第十一章 網(wǎng)絡(luò)編程

11.1 客戶端-服務(wù)端編程模型

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11.2 網(wǎng)絡(luò)

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11.3 全球IP因特網(wǎng)

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11.3.1 IP地址

11.3.2 因特網(wǎng)域名

11.3.3 因特網(wǎng)連接

11.4 套接字接口

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11.4.1 套接字地址結(jié)構(gòu)

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11.4.2 socket函數(shù)

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11.4.3 connect函數(shù)

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11.4.4 bind函數(shù)

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11.4.5 listen函數(shù)

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11.4.6 accept函數(shù)

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11.4.7 主機(jī)和服務(wù)的轉(zhuǎn)換

1. getaddrinfo函數(shù)
2. getnameinfo函數(shù)

11.4.8 套接字接口的輔助函數(shù)

1. open_clientfd函數(shù)
2. open_listenfd函數(shù)

11.4.9 echo客戶端和服務(wù)端的示例

11.5 Web服務(wù)器

11.5.1 Web基礎(chǔ)

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11.5.2 Web內(nèi)容

11.5.3 HTTP事務(wù)

1.HTTP請求
2.HTTP響應(yīng)

11.5.4 服務(wù)動(dòng)態(tài)內(nèi)容

1. 客戶端如何將程序參數(shù)傳遞個(gè)服務(wù)器
2. 服務(wù)端如何將參數(shù)傳遞給子進(jìn)程
3. 服務(wù)器如何將其他信息傳遞給子進(jìn)程
4. 子進(jìn)程將它的輸出發(fā)送到哪里

11.6 綜合：TINY Web服務(wù)器

11.7 小結(jié)

第十二章 并發(fā)編程

12.1 基于進(jìn)程的并發(fā)編程

12.1.1 基于進(jìn)程的并發(fā)服務(wù)器

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12.1.2 進(jìn)程的優(yōu)劣

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12.2 基于I/O多路復(fù)用的并發(fā)編程

12.2.1 基于I/O多路復(fù)用的并發(fā)事件驅(qū)動(dòng)服務(wù)器

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12.2.2 基于I/O多路復(fù)用的優(yōu)劣

優(yōu)點(diǎn)1. 它比基于進(jìn)程的設(shè)計(jì)給了程序員更多的對程序行為的控制
優(yōu)點(diǎn)2. 一個(gè)基于I/O多路復(fù)用的事件驅(qū)動(dòng)服務(wù)器是運(yùn)行在單一進(jìn)程上下文中的谦疾，因此每個(gè)邏輯流都能訪問該進(jìn)程的全部地址控件。這使得在流之間共享數(shù)據(jù)變得很容易鳍侣。
優(yōu)點(diǎn)3. 事件驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)常常比基于進(jìn)程的設(shè)計(jì)要高效得多，因?yàn)樗鼈儾恍枰M(jìn)程上下文切換來調(diào)度新的流。
缺點(diǎn)：編碼復(fù)雜萎庭，隨著并發(fā)粒度的減小，復(fù)雜性還會(huì)上升齿拂。

12.3 基于線程的并發(fā)編程

12.3.1 線程執(zhí)行模型

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12.3.2 Posix線程

12.3.3 創(chuàng)建線程

12.3.4 終止線程

1. 當(dāng)頂層的線程例程返回時(shí)驳规，線程會(huì)隱式地終止
2. 通過調(diào)用pthread_exit函數(shù)，線程會(huì)顯式地終止署海。
3. 某個(gè)對等線程調(diào)用Linux的exit函數(shù)吗购，該函數(shù)終止進(jìn)程以及所有與該進(jìn)程相關(guān)的線程医男。
4. 另一個(gè)對等線程通過以當(dāng)前 線程ID作為參數(shù)調(diào)用pthread_cancel函數(shù)來終止當(dāng)前線程。

12.3.5 回收已終止線程的資源

12.3.6 分離線程

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12.3.7 初始化線程

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12.3.8 基于線程的并發(fā)服務(wù)器

12.4 多線程程序中的共享變量

12.4.1 線程內(nèi)存模型

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12.4.2 將變量映射到內(nèi)存

1. 全局變量
2. 本地自動(dòng)變量
3. 本地靜態(tài)變量

12.4.3 共享變量

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12.5 用信號量同步線程

12.5.1 進(jìn)度圖

12.5.2 信號量

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12.5.3 使用信號量來實(shí)現(xiàn)互斥

12.5.4 利用信號量來調(diào)度共享資源

1. 生產(chǎn)者-消費(fèi)者的問題
2. 讀者-寫者問題

12.5.5 綜合：基于預(yù)線程化的并發(fā)服務(wù)器

12.6 使用線程提高并發(fā)性

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12.7 其他并發(fā)問題

12.7.1 線程安全

四個(gè)線程不安全函數(shù)類

1. 不保護(hù)共享變量的函數(shù)捻勉。
2. 保持跨越多個(gè)調(diào)用的狀態(tài)的函數(shù)镀梭。
3. 返回指向靜態(tài)變量的指針的函數(shù)。
4. 調(diào)用線程不安全函數(shù)的函數(shù)踱启。

12.7.2 可重入性

12.7.3 在線程化的程序中使用已存在的庫函數(shù)

12.7.4 競爭

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12.7.5 死鎖

信號量引入了一種潛在的令人厭惡的運(yùn)行時(shí)錯(cuò)誤报账，叫做死鎖。它指的是一組線程被阻塞了禽捆，等待一個(gè)永遠(yuǎn)也不會(huì)為真的條件笙什。

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12.8 小結(jié)