我所理解的程序員的超神之路

圖片發自簡書App

超神當然要一些超神的理由,就是做出來神一樣的東西,讓人覺得不可思議。
程序員的一些練手項目:

  1. 操作系統
  2. 編譯器
  3. 編輯器
  4. web服務器
  5. 數據庫
  6. 喜歡的游戲
  7. 瀏覽器
  8. 視頻播放器
  9. 自動化執行工具
  10. whatever。

這些東西有的是很難的,即使做出來一個簡單的示例也需要很多的精力。當做出來很強大的東西,也有業界的標準進行比較,足以讓你找到差距。這個列表幾乎一輩子也做不完,還有很多可以補充的,而且其中都是他人已竟之事,除非你可以干的更好,要不就沒有實際的價值,但是你學到的東西可以在其他地方使用。做經典的項目練就強大的執行力,在下一次實際項目中發力。

突然有一天,我發現我的周圍全是神,我知道我遇到了神一樣的對手,我必須有一條超神之路。

其實我想告訴你,你就是神。你必須有基本的知識,才能進行。首先有一門程序語言護體,再有幾門輔助,熟悉基本的數據結構算法,閱讀相關書籍,注意不要讀的太多,實際中體會書籍,而不只是讀一下就沒了。在遇到問題是去學習,在完成任務后去總結。

最近出現的東西更多,分布式相關的,目前我還沒有掌握。新出現的開發模式也很多,我踏上了一條漫漫長路。

文章的重點

說了這么多虛的,來點實在的吧。就說操作系統提供的接口,有進程管理,內存管理,文件管理等等。對于初學者,肯定感覺亂七八糟的,這么多又記不住,更不知如何實現。

對于操作系統的功能,書上說抽象硬件,實在有點不容易理解。首先讓我們熟悉一下shell的用法吧,有命令執行,管道,重定向,甚至可以定義變量和函數,包括一定的腳本語言特性,shell可以看做是作為一種展示操作系統接口組合可能的實例(cat cd ps > | & $ #),基本展示了系統的接口和組合的方法(xv6書上說的)。

進程管理當然很牛叉了,實現shell肯定需要fork,wait這樣的東西。里面牽扯的東西,我目前還不懂,不能細說。文件管理和管道自不必多說,你肯定先要知道這些功能的存在,使用一下。我慢慢研習后再吐槽。

在實現shell時,有命令行解析,肯定會利用到詞法解析的功能(這個就是編譯原理中萬里長征的第一步),這里不再延伸了。shell是一個應用程序,對于傳入的命令調用系統內核提供的接口。

sh代碼


 if(fork1() == 0)
      runcmd(parsecmd(buf));
wait();

其實操作系統更難以理解的是啟動(有很多歷史規則),首先制作一個鏡像磁盤需要很多知識和工具,在磁盤啟動扇區里寫上執行程序,只是一個啟動加載程序,真正的程序在另一塊地方。就算制作好了,在真機上運行還是很費勁,必須使用虛擬機。

程序一切執行好了,把設備處理好了(此處省略了十萬八千個字),這個時候有一個初始化程序,pid是1,一般情況會打開一個shell(exec sh)。

最重要的還沒有說,對了,肯定是匯編語言,現在會這個的人本就不多,起碼我只會幾個指令。Ok ,let`s see a hello word example.

hello.asm


section .text
   global _start     ;must be declared for linker (ld)
    
_start:             ;tells linker entry point
   mov  edx,len     ;message length
   mov  ecx,msg     ;message to write
   call _print
   call _sys_exit
_print:
   mov  ebx,1       ;file descriptor (stdout)
   mov  eax,4       ;system call number (sys_write)
   int  0x80        ;call kernel
_sys_exit:
   mov  eax,1       ;system call number (sys_exit)
   int  0x80        ;call kernel
section .data
msg db 'Hello, world!', 0xa  ;string to be printed
len equ $ - msg     ;length of the string

看看匯編語言如何轉換成可執行程序。

run asm .sh

nasm -f elf hi.asm 
ld -m elf_i386 -s -o hello hi.o
./hello

匯編語言的調用是先在某幾個寄存器填上值,或者內存地址,然后進行系統調用就可以(在上面的例子,eax 1代表退出,eax 4 代表寫指令 也需要在ecx字符地址和 ecx 長度 和ebx 1代表輸出)。具體的網上有一些教程,也有一些參考手冊。對比高級編程語言是f(x),就簡單多了。

要寫啟動程序,肯定得理解啟動過程,內存的分布(內存竟然有洞),BIOS提供的指令,終于有了一點起色后就可以進入c語言的世界了。

c語言的世界,又是很多人慘痛的記憶了,這里有你很多不能使用的東西,一些時候還是要借助匯編,當然你需要明白那里需要什么(用那些指令)。

就說unix 6的源碼,近一萬行,似乎也不是很多嗎,但是里面定義的變量很多,關系復雜,沒有整體結構的把屋,就很難讀,關鍵是依賴很多其他知識,例如要理解一段代碼可能需要幾頁輔助知識。

怎么樣,需要的基礎知識很多吧,是不是感覺要從入門到放棄了,當然不想放棄對不對,找本書看看,看不懂換本看,一遍不懂多看幾遍。

技術方便我就理解有這么多了,也許寫或者讀一系列的文章是不錯的。團隊合作方面的就關乎軟件工程了,需要更多的工具和方法論,就是經驗。

當然這一切關乎思考,程序員最需要學習的就是思考。

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