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          程序如何運行,編譯、鏈接、裝入?

          共 2571字,需瀏覽 6分鐘

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          2021-12-24 19:15

          提到 C 語言,很多人的第一反應是:C 語言,不都過時了?還有必要研究嗎?

           
          當然有必要。用一個詞來形容:C 生萬物。

          聽起來有點浮夸,但也沒說錯。現(xiàn)今這個世界上,幾乎所有重要的軟件都跟 C 有關(guān)系
           
          主流操作系統(tǒng)是 C 寫的,絕大多數(shù)語言的編譯器也是 C 寫的,數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)、硬件驅(qū)動、服務器應用等等,都是 C 寫的。說霸氣點兒,這個世界就是在 C 語言之上運行的。而且在這些領(lǐng)域,C 語言是完全的“壟斷”,連競爭者都沒有。
           
          所以,扎心的就來了——“會不會 C 語言是軟件工程師和社畜的分界線” 。畢竟,真正的高手,就得掌握計算機是如何組成的,程序是如何運行的,編譯器是如何把高級語言轉(zhuǎn)化成 CPU 指令的,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是如何傳送數(shù)據(jù)的...等等,而這些,都要跟 C 語言打交道,說白了,C 語言就是內(nèi)功。

           

          而且眾所周知,現(xiàn)如今幾乎所有的編程語言,都是以 C 語言為基礎(chǔ)拓展的:C++、Java、Go、Python、JS 等等,所以你會發(fā)現(xiàn),學好了 C 語言,別的語言都很容易上手,更不會因為“語言層出不窮”而焦慮。當然,你也可以跳過 C 語言學其他的語言,不過,技術(shù)債遲早是要還的。

           

          不夸張地說,想要成為高手,就必須吃透 C 語言。只有如此,你的技術(shù)之路才能走得更遠。

           

          所以,與其吐槽說 C 語言“過時”,不如想想,如何更好地擁抱、使用它。畢竟,大部分人學 C 之路都頗為坎坷,會遇到很多困難,比如:

           
          • C 語言的的語法很基礎(chǔ),但學完又感覺什么都不會?
          • 指針是如何靈活使用內(nèi)存的?
          • 如何編寫高性能代碼?
          • 編譯器在鏈接程序時發(fā)生了什么?
          • ....
           
          我的經(jīng)驗,學好C語言,除了簡單的語法外,更重要的是要搞懂 C 程序從編寫到編譯,再到被運?的整個細節(jié)。分享我當初的學習路徑:
           
          • 掌握基本語法,理解 C 程序的運行細節(jié);

          • 掌握標準庫,性能優(yōu)化以及工程化內(nèi)容,搞懂如何寫一個可以用在生產(chǎn)實踐中的 C 程序;

          • 掌握編譯、鏈接、加載以及和操作系統(tǒng)的交互細節(jié),搞懂 C 程序是如何運?起來的。
           
          當年我啃的時候并不容易,難點在于系統(tǒng)性的資料不好找,市面上所謂“0 元送、免費”的資料,不僅只有基礎(chǔ)語法,更是零散不成體系,學了一堆跟沒學一樣,云里霧里的。
           
          體系化這個層面,我還是比較推薦老朋友「極客時間」的,他們最近出了個專欄 ——深入 C 語言和程序運行原理》,早在專欄打磨階段,我就參與了調(diào)研,現(xiàn)在上線了,讀了幾篇,還不錯,想跟大家分享一下,先來看專欄總結(jié)的學習路線圖,建議收藏??


           

           

          這個專欄最大的感觸是 —— 完全按照程序員的學習痛點來設(shè)計的:
           
          先聚焦于 C 語言的核心語法,帶大家了解編譯器是如何在機器指令層面實現(xiàn)它們的;其次介紹現(xiàn)代 C 語言標準庫中的一些重要功能,及背后的運作機制;接著詳解適合編寫高性能的 C 代碼,也是工程化相關(guān)的重要內(nèi)容。最后,探討二進制可執(zhí)行程序是如何在與操作系統(tǒng)的協(xié)同工作下被運行。
           
          從這 4 個層面,跟著看下來,你就能深入理解 C 程序的完整生命周期。原價 129 元,用極客時間「隱藏優(yōu)惠」,到手¥89。
           
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          C 語言高效學習路徑

           
          專欄作者是「于航」,PayPal 技術(shù)專家,也是 QCon 和 GMTC 大會優(yōu)秀講師和出品人。18 年那會,還深度參與了 Emscripten 編譯器工具鏈項目的研發(fā)工作,在推動國內(nèi) Wasm 技術(shù)的發(fā)展和落地實踐方面出了不少力。
           
          最早是在極客時間的「每日一課」里看到他出的視頻,對他提到的 C 語言的學習方式,印象非常深刻,而這次專欄的設(shè)計邏輯就是聚焦 C 語言核心語法實現(xiàn) → 項目工程化技巧 → 深入 C 程序運行。

          主要分為四個模塊:
           
          • 前置篇
           
          專欄中涉及到了計算機體系結(jié)構(gòu)、匯編語言等較為底層的基礎(chǔ)知識,為避免讀者的知識盲區(qū),所以會快速帶你了解匯編語言、寄存器等內(nèi)容,并且回顧一個 C 程序從編寫到運行的完整過程;還會用一個比較復雜的 C 程序,帶大家快速回顧 C 語言的核心語法。
           
          • C 核心語法實現(xiàn)篇
           
          梳理 C 語言7大核心語法“背后的故事”,帶你了解編譯器如何在匯編層面實現(xiàn)這些語法。通過這一模塊的學習,你會對 C 程序的運行細節(jié)有著更深刻的理解,從而可以更好地掌握并優(yōu)化程序運行。
           
          • C 工程實戰(zhàn)篇
           
          介紹 C 語言在大型工程實戰(zhàn)的必備技巧。包括:
           
          • 快速掌握 C 標準庫的重要功能,以及這些功能背后的實現(xiàn)原理;
          • 掌握編寫高性能C 代碼、編碼規(guī)范、結(jié)構(gòu)化測試與編譯等,這些 C 項目工程化的實用技巧。
           
          • C 程序運行原理篇
           
          介紹 C 程序是如何通過編譯,并最終被操作系統(tǒng)運行的。程序的運行涉及到眾多與操作系統(tǒng)的交互細節(jié),你將在這個模塊里詳細了解。
           
          說了這么多,一起來看下目錄吧下面????



          再說一遍優(yōu)惠:

           
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          時至今日,C 語言作為最“古老”的編程語言之一,仍然“老當益壯”、生生不息。這一切靠的不是巧合,而是絕對的實力。
           
          而要發(fā)揮 C 語言的最大威力,我們就不應該只簡單了解它的語法,而應該在此基礎(chǔ)上進一步了解代碼如何被編譯,程序如何被運行。只有當完整的“鏈路”建立在腦海中時,你才對程序有了最完全的把控。
           
          點擊「閱讀原文」????,這次吃透 C 語言。


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