第五周读书笔记——读《程序员的自我修养》有感

读《程序员的自我修养》有感

花了几天时间，研读了《程序员的自我修养——链接、装载与库》。个人感觉它在操作系统的底层机制和运行原理可谓是一本好书。可惜个人修为不够、根底太浅，对Linux同样不熟悉。等以后有积累了再来回读一番。

作者在序言里这样提出：计算机思想其实都是相通的，因为它们的核心思想是稳定不变的。这在我看来很大程度上是由于底层架构决定的，现行的计算机大多还是冯·诺依曼架构（量子计算机还有待成熟），因此万变不离其宗。

作者是个极爱钻研的人，处处可见一斑。对于最简单的入门程序“hello world”，作者对其提出了一连串的问题，这让我大感意外。“C语言程序为什么要被编译后才能运行？”、“编译过程中发生了什么？”、“不同情况下的编译结果是否相同”。如此简单的程序背后往往蕴含着复杂机制，如果单单是作为一个编译器的使用者，自然不必考虑这一切。但是如果希望进一步对此有了解，乃至能够创造出更好的机制，那么这都是不可或缺的。从“预处理”、“编译”到“汇编”再到“链接”，编译器开始为我们所理解。原来“#define”，“#include”在一开始就会被展开和替代。而在扫描过程中进行源代码的生成，之后再进行一步步的工作。于此我们可以见微知著，一部分原来有些强硬的规范其实有着深刻的内涵。例如宏语句使用时的注意事项（尽量加个括号），调试时“莫名其妙”被省略的变量（编译器提供的代码优化），开数组的时候全局变量往往能比局部变量分配更大的空间（堆栈与静态存储的不同）。这些小细节不是空穴来风、而是底层架构在上层的具象反映。而掌握底层架构，能够使我们更加精细地利用计算机的功能。

计算机科学有相当一部分需要依赖于自我的实践。作者为了了解操作系统及装载等这些关键的技术，他从头写了一个很小的内核、装载器及一个简单的运行库，做成了一个简单但较为完备的操作系统。尽管这些没什么直接收益（让GPA增加是不可能的，让自己发paper也是不可能的……），但是可以从中触类旁通。个人作业时写简单的hash的时候和大数组搜索算法时因为很久不动，导致码了很久，所以说仅仅是领悟思想是不够的，还要付诸实践。看这本书的时候看到了语法树部分，感觉它比数据结构课上所讲的中序表达式二叉树很为相似，就顺手写了个解释C语言代码（极简版）的代码，中间参考了别人的一些想法（主要是《C专家编程》），完成后让自己颇有所得（尽管这没法计入成绩(*^_^*)）。

  1 #include"stdio.h"
  2 #include"string.h"
  3 #include"ctype.h"
  4 #include"stdlib.h"
  5 
  6 #define MAXTOKENS 100        //设置语句中标识符的最大数量100
  7 #define MAXTOKENLEN 64        //设置标识符的最大长度64
  8 
  9 enum type_tag {IDENTIFIER,QUALIFIER,TYPE};        //IDENTIFIER=0，QUALIFIER=1，TYPE=2
 10 
 11 struct token    //结构体：标识符（token）
 12 {
 13     char type;        //type:数据类型
 14     char string[MAXTOKENLEN];    //string[MAXTOKENLEN]:存储标识符名称的数组
 15 };
 16 
 17 int top=-1;
 18 struct token stack[MAXTOKENS];        //stack[]:存储整句语句的标识符的数组（堆栈）
 19 struct token these;        //these：临时存储单个标识符的变量
 20 
 21 #define pop stack[top--]
 22 #define push(s) stack[++top] = s    //push(s):将变量s压入stack数组顶端
 23 
 24 enum type_tag classify_string(void)        /*推断标识符的类型*/
 25 {
 26     char *s = these.string;            /*用指针s代替these的string数组使用（简洁）*/
 27     if(!strcmp(s,"const"))            //如果string中是"const"
 28     {
 29         strcpy(s,"read-only");        //将s中的"const"翻译为"read-only"
 30         return(QUALIFIER);
 31     }
 32     if(!strcmp(s,"volatile"))        
 33         return(QUALIFIER);
 34     if(!strcmp(s,"void"))            //下面一系列if判断，返回type:数据类型说明
 35         return(TYPE);
 36     if(!strcmp(s,"char"))
 37         return(TYPE);
 38     if(!strcmp(s,"signed"))
 39         return(TYPE);
 40     if(!strcmp(s,"unsigned"))
 41         return(TYPE);
 42     if(!strcmp(s,"short"))
 43         return(TYPE);
 44     if(!strcmp(s,"int"))
 45         return(TYPE);
 46     if(!strcmp(s,"long"))
 47         return(TYPE);
 48     if(!strcmp(s,"float"))
 49         return(TYPE);
 50     if(!strcmp(s,"double"))
 51         return(TYPE);
 52     if(!strcmp(s,"struct"))
 53         return(TYPE);
 54     if(!strcmp(s,"union"))
 55         return(TYPE);
 56     if(!strcmp(s,"enum"))
 57         return(TYPE);
 58     return(IDENTIFIER);
 59 }
 60 
 61 void gettoken(void)            /*读取下一个标记到"these"*/
 62 {
 63     char *p = these.string;
 64 
 65     /*跳过空白字符*/
 66     while((*p = getchar()) == ' ');
 67 
 68     if(isalnum(*p))            /*输入的字符以A-Z,0-9开头*/
 69     {
 70         while(isalnum(*++p = getchar()));
 71         ungetc(*p,stdin);
 72         *p='';
 73         these.type = classify_string();
 74         return;
 75     }
 76 
 77     if(*p == '*')
 78     {
 79         strcpy(these.string,"pointer to");
 80         these.type = '*';
 81         return;
 82     }
 83     these.string[1] = '';
 84     these.type = *p;
 85     return;
 86 }
 87 
 88 /*理解所有分析过程的代码段*/
 89 void read_to_first_identifier(void)
 90 {
 91     gettoken();
 92     while(these.type != IDENTIFIER)
 93     {
 94         push(these);
 95         gettoken();
 96     }
 97     printf("%s is ", these.string);
 98     gettoken();
 99     return;
100 }
101 
102 void deal_with_arrays(void)
103 {
104     while(these.type == '[')
105     {
106         printf("array ");
107         gettoken();            /*数字或']'*/
108         if(isdigit(these.string[0]))
109         {
110             printf("0..%d ",atoi(these.string)-1);
111             gettoken();        /*读取']'*/
112         }
113         gettoken();        /*读取']'之后的一个标记*/
114         printf("of ");
115     }
116     return;
117 }
118 
119 void deal_with_function_args(void)
120 {
121     while(these.type !=')')
122     {
123         gettoken();
124     }
125     gettoken();
126     printf("function returning ");
127     return;
128 }
129 
130 void deal_with_pointers(void)
131 {
132     while(stack[top].type == '*')
133     {
134         printf("%s ", pop.string);
135     }
136     return;
137 }
138 
139 void deal_with_declarator(void)        /*处理标识符之后可能存在的数组或函数*/
140 {
141     switch(these.type)
142     {
143     case '[' : deal_with_arrays();break;
144     case '(' : deal_with_function_args();
145     }
146 
147     deal_with_pointers();
148 
149     while(top >= 0)            /*处理在读入到标识符之前压入堆栈中的符号*/
150     {
151         if(stack[top].type == '(')
152         {
153             pop;
154             gettoken();
155             deal_with_declarator();
156         }
157         else
158         {
159             printf("%s ", pop.string);
160         }
161     }
162     return;
163 }
164 
165 int main(void)
166 {
167     read_to_first_identifier();        /*将标记压入堆栈中，直到遇见标识符*/
168     deal_with_declarator();
169     printf("
");
170     return(0);
171 }

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这本书感觉日后还要再重读一次，可能感悟会更深一些。不过在一周时间内在这本书上搜刮了一些东西，也算是不枉一读了，幸甚幸甚。