第一章 温故而知新

Posted 2020-09-13 制造天堂

一、从Hello World说起

#include<stdio.h>

int main()
{
    printf("Hello world\n");
    return 0;
}

1、程序为什么要被编译器编译了之后才可以运行？

2、编译器在把C语言程序转换成可以执行的机器码的过程中做了什么？怎么做的？

3、最后编译出来的可执行文件里面是什么？除了机器码还有什么？他们怎么存放的，怎么组织的？

4、#include<stdio.h>是什么意思？把stdio.h包含进来是意味这什么？C语言库又是什么？他怎么实现的？

5、不同的编译器和不同的硬件平台以及不同的操作系统，最终编译出来的结果一样吗？为什么？

6、Hello World程序是怎么运行起来的？操作系统是怎么装载它的？它从哪儿开始执行，到哪儿结束？main函数之前发生了什么？main函数结束以后又发生了什么？

7、如果没有操作系统，Hello World可以运行吗？如果要在一台没有操作系统的机器上运行Hello World需要什么？应该怎么实现？

8、printf是怎么实现的？他为什么可以有不定数量的参数？为什么他能够在终端上输出字符串？

9、Hello World程序运行时，他在内存中是什么样子？

 

二、万变不离其踪

1、北桥芯片主要协调CPU、内存和高速的图形设备；南桥芯片主要协磁盘、USB等低速设备

2、对称多处理器（SMP：Symmetrical Multi-Processing）：简单地讲就是每个CPU在系统中所处的地位和所发挥的功能都是一样的，是相互对称的。

3、多核处理器（Multi-Core Processer）：将多个处理器合并在一起打包出售，这些被打包的处理器之间共享比较昂贵的缓存部件，只保留多个核心，可以视作SMP简化版。

4、操作系统作用：CPU调度（多道程序-->分时系统-->多任务系统）；设备驱动；内存管理（直接使用物理内存-->分段-->分页）

 

三、线程基础

　　线程（Thread），有时被称为轻量级进程（Lightweight Process， LWP）是程序执行流的最小单元。一个标准的线程是由线程ID、当前指令指针（PC）、寄存器集合和堆栈组成。通常意义上，一个进程是由一个到多个线程组成，各个线程之间共享程序的内存空间（包括代码段、数据段、堆等）及一些进程级的资源（如打开文件和信号）。

1、多线程使用场景：a、某个操作可能会陷入长时间等候；b、某个操作是CPU密集型；c、程序逻辑是并发（下载）；d、相比多进程，多线程共享效率更高

2、线程的私有空间：a、栈；b、线程局部存储；c、寄存器

3、线程的共享空间：a、全局变量；b、堆上的数据；c、函数里的静态变量；d、程序代码，任何线程都有权限读取并执行任何代码；e、打开的文件等资源

4、原子操作：单指令的操作称之为原子操作，因为无论如何，单条指令的执行都不会被打断。为了避免出错，很多体系结构都提供了一些常用的原子指令。

 

四、线程安全

　　为了避免多个线程同时读写同一个数据而产生不可预料的后果，我们要将各个线程对同一个数据的访问同步（Synchronization）。所谓同步，即指在一个线程访问数据未结束的时候，其他线程不得对同一个数据进行访问。

　　常用的线程同步方式：a、二元信号量（Binay Semaphore）/信号量（Semaphore）；b、互斥量（Mutex）；c、临界区（Critical Section）；d、读写锁（Read-Write Lock）；e、条件变量（Condition Variable）。

　　可重入函数必须满足几个特点：a、不使用任何静态或局部的非const变量；b、不返回任何静态或全局的非const变量的指针；c、仅依赖与调用方提供的参数；d、不依赖任何单个资源的锁；e、不调用任何不可重入的函数。

 

五、Double-Check

volatile T*pInst = 0;
T* GetInstance()
{
    if(pInst == NULL)
  ｛
        lock();
        if(pInst == NULL)
       ｛
            pInst = new T;
        }
        unlock();
    }
    return pInst;
}

 　　上面的代码不是线程安全的，原因有二:1、编译乱序；2、CPU执行乱序