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(*^_^*)）。

#include"stdio.h"
#include"string.h"
#include"ctype.h"
#include"stdlib.h"

#define MAXTOKENS 100        //设置语句中标识符的最大数量100
#define MAXTOKENLEN 64        //设置标识符的最大长度64

enum type_tag {IDENTIFIER,QUALIFIER,TYPE};        //IDENTIFIER=0，QUALIFIER=1，TYPE=2

struct token    //结构体：标识符（token）
{
    char type;        //type:数据类型
    char string[MAXTOKENLEN];    //string[MAXTOKENLEN]:存储标识符名称的数组
};

int top=-1;
struct token stack[MAXTOKENS];        //stack[]:存储整句语句的标识符的数组（堆栈）
struct token these;        //these：临时存储单个标识符的变量

#define pop stack[top--]
#define push(s) stack[++top] = s    //push(s):将变量s压入stack数组顶端

enum type_tag classify_string(void)        /*推断标识符的类型*/
{
    char *s = these.string;            /*用指针s代替these的string数组使用（简洁）*/
    if(!strcmp(s,"const"))            //如果string中是"const"
    {
        strcpy(s,"read-only");        //将s中的"const"翻译为"read-only"
        return(QUALIFIER);
    }
    if(!strcmp(s,"volatile"))        
        return(QUALIFIER);
    if(!strcmp(s,"void"))            //下面一系列if判断，返回type:数据类型说明
        return(TYPE);
    if(!strcmp(s,"char"))
        return(TYPE);
    if(!strcmp(s,"signed"))
        return(TYPE);
    if(!strcmp(s,"unsigned"))
        return(TYPE);
    if(!strcmp(s,"short"))
        return(TYPE);
    if(!strcmp(s,"int"))
        return(TYPE);
    if(!strcmp(s,"long"))
        return(TYPE);
    if(!strcmp(s,"float"))
        return(TYPE);
    if(!strcmp(s,"double"))
        return(TYPE);
    if(!strcmp(s,"struct"))
        return(TYPE);
    if(!strcmp(s,"union"))
        return(TYPE);
    if(!strcmp(s,"enum"))
        return(TYPE);
    return(IDENTIFIER);
}

void gettoken(void)            /*读取下一个标记到"these"*/
{
    char *p = these.string;

    /*跳过空白字符*/
    while((*p = getchar()) == ' ');

    if(isalnum(*p))            /*输入的字符以A-Z,0-9开头*/
    {
        while(isalnum(*++p = getchar()));
        ungetc(*p,stdin);
        *p='';
        these.type = classify_string();
        return;
    }

    if(*p == '*')
    {
        strcpy(these.string,"pointer to");
        these.type = '*';
        return;
    }
    these.string[1] = '';
    these.type = *p;
    return;
}

/*理解所有分析过程的代码段*/
void read_to_first_identifier(void)
{
    gettoken();
    while(these.type != IDENTIFIER)
    {
        push(these);
        gettoken();
    }
    printf("%s is ", these.string);
    gettoken();
    return;
}

void deal_with_arrays(void)
{
    while(these.type == '[')
    {
        printf("array ");
        gettoken();            /*数字或']'*/
        if(isdigit(these.string[0]))
        {
            printf("0..%d ",atoi(these.string)-1);
            gettoken();        /*读取']'*/
        }
        gettoken();        /*读取']'之后的一个标记*/
        printf("of ");
    }
    return;
}

void deal_with_function_args(void)
{
    while(these.type !=')')
    {
        gettoken();
    }
    gettoken();
    printf("function returning ");
    return;
}

void deal_with_pointers(void)
{
    while(stack[top].type == '*')
    {
        printf("%s ", pop.string);
    }
    return;
}

void deal_with_declarator(void)        /*处理标识符之后可能存在的数组或函数*/
{
    switch(these.type)
    {
    case '[' : deal_with_arrays();break;
    case '(' : deal_with_function_args();
    }

    deal_with_pointers();

    while(top >= 0)            /*处理在读入到标识符之前压入堆栈中的符号*/
    {
        if(stack[top].type == '(')
        {
            pop;
            gettoken();
            deal_with_declarator();
        }
        else
        {
            printf("%s ", pop.string);
        }
    }
    return;
}

int main(void)
{
    read_to_first_identifier();        /*将标记压入堆栈中，直到遇见标识符*/
    deal_with_declarator();
    printf("
");
    return(0);
}

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。