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编程的思路Linux学习思路

news 2026/6/8 3:22:46

前言

整理部分学习方法,以及对Linux的一些看法

学习的目的和方法

学习是为了建立起一个知识体系.把所有的概念和知识点纳入一个系统.

新的学习内容应当和已有的(已理解)的内容联系起来,把新内容变为"已有"内容.

如果(暂时或永久)找不到联系,那可能是需要记忆的内容.但有时候面对新的内容,并不知道是应该"理解"或者"熟记".所以从这点也可以看出学习本身是循序渐进的过程,基础越扎实,学习难度越低.怎样知道自己对已有知识点熟练掌握了呢?这个比较难说,靠自己感觉.

适当的练习(虽然笔者也不太喜欢)能起到巩固学习效果的作用.很多时候解决问题的方法都是在模仿,建立在做了(并且背诵)很多相关的例子的基础之上---甚至采用"穷举"(所有可能发生的情况都预演过)

程序的内容

从"物理"的角度来看,程序代码是在设计"数据"和"方法"

程序从上到下大致分了四个层级:应用层,框架层,操作系统层(内核),硬件层.不管哪个层,都围绕着"数据"和"方法"

数据

数据是一种描述.描述的内容可以是对象,过程,或者其他内容.

在代码层面,数据的设计过程是:先设计数据类型,填入值后生成数据对象.硬件层面,数据是没有类型的,只有长度---这点在最接近汇编语言的C语言中感受最清楚,在给函数传参数时,基本上不会报错.

数据描述对象

怎样选择对象(简单数据对象)的数据类型,数据对象的取值范围和数据类型相关.例如,用一个bool型变量表示"是"或者"否".一个教室里最多坐30个人,那么这个教室的人数可以用char(取值范围-128到127)或者unsigned char(取值范围0~255)

unsigned char h_number;

复杂类型由简单类型所构成

数据描述过程

过程是描述方法的,过程是由数据的因果关系来描述的.举个例子说明

"数据描述过程"的经典例子是数据库.数据库由若干个表组成.可简单分为"对象表"和"过程表"

例如学生成绩表是一个过程表,如下所示:

学号	课目	成绩
0001	语文	95
0001	数学	99

如果用方法来表示

//C语言,伪代码 short test_faction(int number,char* subject_name){ if(number==0001) if(subject_name=="语文") //字符串比较函数 return .... ; ... }

虽然考试成绩和学号,课目之间没有逻辑上的联系(因果关系),但可以表达出他们相互的关系.

过程表的元组由自变量和因变量组成.一项项展开的数据描述了整个过程.

===========================内容分割线↓=====================================笔者关于数据库部分的内容没再更新,其实从这里可以看出,逻辑角度很容易理解数据库===========================内容分割线↑=====================================

---方法,过程和函数可以理解成是相同的内容

数据是程序的核心

方法

方法表象化为函数.表达一种行为,一种和数据有关的因果关系.

策略,机制和实现

程序的目的是为了解决需求.策略,机制和实现有着以下关系:

需求依赖于策略.

策略是解决问题的方法,依赖于机制

机制表示一种功能,需要实现

实现就是用数据和函数来表达机制.实现是有层级的,上一层的函数封装下层函数.不展开

举个例子:我的需求是吃饭.采用的策略可能是吃米饭或者吃面条.如果选择吃面条,那么需要的功能(机制)有烧水,下锅,下面条.对此水,火,锅,面条怎么来呢?锅和面条可以买,也可以自己生产---自己种小麦,成熟之后碾成面粉再做成面条..

每一本计算机书籍都是在教机制和实现.---这个函数能干什么怎么使用,等等.程序员做的事是依托于机制和实现,组织策略满足需求.自己设计机制行不行呢,那是设计芯片架构(指令集)或者写操作系统内核的人做的事.接近底层要懂得汇编语言

Linux的学习思路

虽然这个命题有点大,如前所述,把学习内容纳入一个系统,所以也是必须要做的.

Linux是一个操作系统,向上往用户(或框架层)提供接口,向下控制包括CPU,内存等硬件,并且负责和硬件通信.很多书上把操作系统看成是一个软件,这种说法有一些不妥.操作系统作为单独的一个"层",包含了本层的全局变量和函数.从操作系统的功能来讲,他应该有不止一个进程(也就是操作系统由多个程序组成),这些进程会共享部分数据和函数.

Linux掌管内存,自身的运行需要占据一定的内存空间.对于加载入内存的其他进程,若访问绝对的地址空间,可能对操作系统数据的错误写入导致系统崩溃.因此有了用户空间和内核空间的划分.

用户进程始终要把数据输出到硬件(否则程序将没有意义,所有程序都有输入→计算→输出这三个部分),所以必定要和内核通信(内核是硬件的直接通道),因此有了系统调用.他的作用是在不破坏操作系统的前提下为用户空间提供接口.---此外,编译器(运行于操作系统之上)和操作系统以及系统调用是绑定的(另外的内容).

接下来看Linux是如何管理内存的.首先Linux管理内存的主体是内核.他大概要在加载操作系统的时候分一部分固定的内存给自己---按照绝对地址和某些固定大小去设计一个或多个表,例如中断表等:这些内容有些抽象而且不在书本讨论范围之内.

站在进程地址空间的角度,一是进程地址映像采用了虚拟地址,方便描述进程(每个进程的某些虚拟地址相同),二是用到了内存描述符(struct mm_struct)来表示进程的地址空间.内存描述符的结构,大致是一个"数据索引表".内存描述符又和虚拟内存区域(struct vm_area_struct)相联系---在vm_area_struct对象中有个vm_mm变量(类型是struct mm_struct).两者可以表达出每个段的单元数据---段指的是"数据段"或者"栈段"等.

假设程序里有个全局变量