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分类:C/C++语言

Unix考古记:一个“遗失”的shell

Unix考古记:一个“遗失”的shell

(感谢网友Leo投递此文)

谨以此文纪念伟大的计算机科学巨匠Ken ThompsonDennis Ritchie,并同时向其他所有为Unix发展做出贡献的黑客致敬。

历史的尘埃

Unix作为一个举世闻名的操作系统已有40余年的历史,围绕着这个古老的操作系统的发展又衍生出了一系列外围软件生态群,其中一个非常重要的组件就是shell。它是操作系统最外层的接口,负责直接面向用户交互并提供内核服务,包括命令行接口(CLI)或图形界面接口(GUI)两种形式。以CLI为例,它提供一套命令规范,是一种解释性语言,将用户输入经过解释器(interpreter)输出使其转化成真正的系统调用,实现人机交互的功能。

和操作系统一样,shell也经历了一个漫长的演变史。如今大部分资料讲述最古老的shell都是从1977年的Bourne Shell说起的,它最初移植到Unix V7上,被追认整个shell家族成员的鼻祖,后来的种群都是从其身上分支出来的。

Linux shells since 1977

对于1977年之前的历史很多资料大多一笔带过或略过不提。事实上,第一个移植到Unix上的shell却不是Steve Bourne写的,早在1975年5月,贝尔实验室就对外发布了第一个广泛传播的Unix版本——Unix V6(之前开发的版本只供内部研究之用),其根目录下的/bin/sh是第一个Unix自带的shell,由Ken Thompson写的,因此也被称为Thompson Shell。甚至,更早可以追溯到1971年的时候,Thompson Shell就作为一个独立于内核的应用程序而实现了,只不过从1975年正式问世到1977年被取代,短短两年的寿命使得它很少为大多数人所认识。

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Linus:利用二级指针删除单向链表

Linus:利用二级指针删除单向链表

感谢网友full_of_bull投递此文(注:此文最初发表在这个这里,我对原文后半段修改了许多,并加入了插图)

Linus大婶在slashdot上回答一些编程爱好者的提问,其中一个人问他什么样的代码是他所喜好的,大婶表述了自己一些观点之后,举了一个指针的例子,解释了什么才是core low-level coding

下面是Linus的教学原文及翻译——

“At the opposite end of the spectrum, I actually wish more people understood the really core low-level kind of coding. Not big, complex stuff like the lockless name lookup, but simply good use of pointers-to-pointers etc. For example, I’ve seen too many people who delete a singly-linked list entry by keeping track of the “prev” entry, and then to delete the entry, doing something like。(在这段话的最后,我实际上希望更多的人了解什么是真正的核心底层代码。这并不像无锁文件名查询(注:可能是git源码里的设计)那样庞大、复杂,只是仅仅像诸如使用二级指针那样简单的技术。例如,我见过很多人在删除一个单项链表的时候,维护了一个”prev”表项指针,然后删除当前表项,就像这样)”

if (prev)
    prev->next = entry->next;
else
    list_head = entry->next;

and whenever I see code like that, I just go “This person doesn’t understand pointers”. And it’s sadly quite common.(当我看到这样的代码时,我就会想“这个人不了解指针”。令人难过的是这太常见了。)

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C/C++语言中闭包的探究及比较

C/C++语言中闭包的探究及比较

感谢投稿人 @思禽饮霜 

这里主要讨论的是C语言的扩展特性block。该特性是Apple为C、C++、Objective-C增加的扩展,让这些语言可以用类Lambda表达式的语法来创建闭包。前段时间,在对CoreData存取进行封装时(让开发人员可以更简洁快速地写相关代码),我对block机制有了进一步了解,觉得可以和C++ 11中的Lambda表达式相互印证,所以最近重新做了下整理,分享给大家。

0. 简单创建匿名函数

下面两段代码的作用都是创建匿名函数并调用,输出Hello, World语句。分别使用Objective-C和C++ 11:

^{ printf("Hello, World!\n"); } ();

[] { cout << "Hello, World" << endl; } ();

Lambda表达式的一个好处就是让开发人员可以在需要的时候临时创建函数,便捷。

在创建闭包(或者说Lambda函数)的语法上,Objective-C采用的是上尖号^,而C++ 11采用的是配对的方括号[]

不过“匿名函数”一词是针对程序员而言的,编译器还是采取了一定的命名规则。

比如下面Objective-C代码中的3个block,

#import <Foundation/Foundation.h>
int (^maxBlk)(int , int) = ^(int m, int n){ return m > n ? m : n; };
int main(int argc, const char * argv[])
{
    ^{ printf("Hello, World!\n"); } ();
    int i = 1024;
    void (^blk)(void) = ^{ printf("%d\n", i); };
    blk();
    return 0;
}

会产生对应的3个函数:

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无锁队列的实现

无锁队列的实现

关于无锁队列的实现,网上有很多文章,虽然本文可能和那些文章有所重复,但是我还是想以我自己的方式把这些文章中的重要的知识点串起来和大家讲一讲这个技术。下面开始正文。

关于CAS等原子操作

在开始说无锁队列之前,我们需要知道一个很重要的技术就是CAS操作——Compare & Set,或是 Compare & Swap,现在几乎所有的CPU指令都支持CAS的原子操作,X86下对应的是 CMPXCHG 汇编指令。有了这个原子操作,我们就可以用其来实现各种无锁(lock free)的数据结构。

这个操作用C语言来描述就是下面这个样子:(代码来自Wikipedia的Compare And Swap词条)意思就是说,看一看内存*reg里的值是不是oldval,如果是的话,则对其赋值newval。

int compare_and_swap (int* reg, int oldval, int newval)
{
  int old_reg_val = *reg;
  if (old_reg_val == oldval)
     *reg = newval;
  return old_reg_val;
}

这个操作可以变种为返回bool值的形式(返回 bool值的好处在于,可以调用者知道有没有更新成功):

bool compare_and_swap (int *accum, int *dest, int newval)
{
  if ( *accum == *dest ) {
      *dest = newval;
      return true;
  }
  return false;
}

与CAS相似的还有下面的原子操作:(这些东西大家自己看Wikipedia吧)

注:在实际的C/C++程序中,CAS的各种实现版本如下:

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C++的坑真的多吗?

C++的坑真的多吗?

先说明一下,我不希望本文变成语言争论贴。希望下面的文章能让我们客观理性地了解C++这个语言。(另,我觉得技术争论不要停留在非黑即白的二元价值观上,这样争论无非就是比谁的嗓门大,比哪一方的观点强,毫无价值。我们应该多看看技术是怎么演进的,怎么取舍的。)

事由

周五的时候,我在我的微博上发了一个贴说了一下一个网友给我发来的C++程序的规范和内存管理写的不是很好(后来我删除了,因为当事人要求),我并非批判,只是想说明其实程序员是需要一些“疫苗”的,并以此想开一个“程序员疫苗的网站”,结果,@简悦云风同学直接回复到:“不要用 C++ 直接用 C , 就没那么多坑了。”就把这个事带入了语言之争。

我又发了一条微博

@左耳朵耗子 新浪个人认证 : 说C++比C的坑更多的人我可以理解,但理性地思考一下。C语言的坑也不少啊,如果说C语言有90个坑,那么C++就是100个坑(另,我看很多人都把C语言上的坑也归到了C++上来),但是C++你得到的东西更多,封装,多态,继承扩展,泛型编程,智能指针,……,你得到了500%东西,但却只多了10%的坑,多值啊

结果引来了更多的回复(只节选了一些言论):

  • @淘宝褚霸也在微博里说:“自从5年前果断扔掉C++,改用了ansi c后,我的生活质量大大提升,没有各种坑坑我。
  • @Laruence在其微博里说: “我确实用不到, C语言灵活运用struct, 可以很好的满足这些需求.//@左耳朵耗子: 封装,继承,多态,模板,智能指针,这也用不到?这也学院派?//@Laruence: 问题是, 这些东西我都用不到… C语言是工程师搞的, C++是学院派搞的

那么,C++的坑真的多么?我还请大家理性地思考一下

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一个fork的面试题

一个fork的面试题

前两天有人问了个关于Unix的fork()系统调用的面试题,这个题正好是我大约十年前找工作时某公司问我的一个题,我觉得比较有趣,写篇文章与大家分享一下。这个题是这样的:

题目:请问下面的程序一共输出多少个“-”?

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main(void)
{
   int i;
   for(i=0; i<2; i++){
      fork();
      printf("-");
   }
   wait(NULL);
   wait(NULL);
   return 0;
}

如果你对fork()的机制比较熟悉的话,这个题并不难,输出应该是6个“-”,但是,实际上这个程序会很tricky地输出8个“-”。

要讲清这个题,我们首先需要知道fork()系统调用的特性,

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Why C++ ? 王者归来

Why C++ ? 王者归来

因为又有人邀请我去Quora的C2C网站去回答问题去了,这回是 关于 @laiyonghao 的这篇有点争议的博文《2012 不宜进入的三个技术点》ActionScript,Thread 和 C++, C++争议的争议最大。(要我说,.NET比C++更需要慎重进入,呵)。我就在这里回复一下这个问题吧。

正好我一个月前看到一个视频,这个演讲视频还比较著名,这个演讲者是Exceptional C++ C++ Coding Standards 的作者,还是ISO C++ 委员会的Chair,C++/CLI首席架构师,还是Microsoft的软件架构师,他叫Herb Sutter,他的这个演讲视频是 C++ and Beyond 2011上的一次公开演讲,题目是——Why C++? (如果你觉得那里的视频比较慢,你可以看优酷上的视频)(英文听力好的同学可以看一样,因为都没有中文字幕)

我觉得这篇文章就足够可以说明很多问题了,所以,我把Herb的演讲幻灯片截了几页放到这里,并做上一些注释,算是一个演讲内容摘要吧。

1) 为什么C++?因为 Performance per $,也就是说performance 就是钱,这个分成三个方面,

  • 耗电,芯片的耗电量,移动设备的耗电量,家用电脑的耗电量都和钱有关系。
  • 资源,家用电脑和移动设备上的处理器资源有限,因为要让一般消费者买的起。
  • 体验,在更小的设备上会有更好的体验,有更好的体验就可以挣更多的钱。

移动设备上的耗电量相信用过智能手机的人都知道吧,Android手机的耗电量实在是太大了。就算是iPhone在开启Wifi和3G的情况下耗电量也很快。

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一些有意思的算法代码

一些有意思的算法代码

Keith Schwarz是一个斯坦福大学计算机科学系的讲师。他对编程充满了热情。他的主页上他自己正在实现各种各样的有意思的算法和数据结构,http://www.keithschwarz.com/interesting/, 目前这个网页上有88个(见下面的列表),但这位大哥要干135个,你可以看看他的To-Do List

从这个列表上,我们可以看到,他从去年7月份就在自己实现这些东西了,我把他实现的这些算法转过来,

  • 另一方面我希望这个事可以影响到一些正在学习编程的人。看看别人是怎么学习编程的,希望对你有借鉴作用。
Name Link Date Added Language Description
Binomial Heap (link) 7‑24‑2010 C++ An implementation of a binomial heap data structure for use as a priority queue.
Bounded Priority Queue (link) 7‑24‑2010 C++ An implementation of a priority queue with a fixed upper limit to its size..
Matrix (link) 7‑24‑2010 C++ A collection of classes for manipulating matrices.
VList (link) 8‑16‑2010 Java An implementation of the List abstraction backed by a VList.
Function Wrapper (link) 8‑16‑2010 C++ A C++ wrapper class around unary functions.
String (link) 8‑17‑2010 C++ An implementation of a string abstraction that uses the small string optimization.

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深入理解C语言

深入理解C语言

Dennis Ritchie  过世了,他发明了C语言,一个影响深远并彻底改变世界的计算机语言。一门经历40多年的到今天还长盛不衰的语言,今天很多语言都受到C的影响,C++,Java,C#,Perl, PHP, Javascript, 等等。但是,你对C了解吗?相信你看过本站的《C语言的谜题》还有《谁说C语言很简单?》,这里,我再写一篇关于深入理解C语言的文章,一方面是缅怀Dennis,另一方面是告诉大家应该如何学好一门语言。(顺便注明一下,下面的一些例子来源于这个slides

首先,我们先来看下面这个经典的代码:

int main()
{
    int a = 42;
    printf(“%d\n”, a);
}

从这段代码里你看到了什么问题?我们都知道,这段程序里少了一个#include <stdio.h> 还少了一个return 0;的返回语句。

不过,让我们来深入的学习一下,

  • 这段代码在C++下无法编译,因为C++需要明确声明函数
  • 这段代码在C的编译器下会编译通过,因为在编译期,编译器会生成一个printf的函数定义,并生成.o文件,链接时,会找到标准的链接库,所以能编译通过。
  •  但是,你知道这段程序的退出码吗?在ANSI-C下,退出码是一些未定义的垃圾数。但在C89下,退出码是3,因为其取了printf的返回值。为什么printf函数返回3呢?因为其输出了’4′, ‘2’,’\n’ 三个字符。而在C99下,其会返回0,也就是成功地运行了这段程序。你可以使用gcc的 -std=c89或是-std=c99来编译上面的程序看结果。
  • 另外,我们还要注意main(),在C标准下,如果一个函数不要参数,应该声明成main(void),而main()其实相当于main(…),也就是说其可以有任意多的参数。

我们再来看一段代码:

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C语言中史上最愚蠢的Bug

C语言中史上最愚蠢的Bug

本文来自“The most stupid C bug ever”,很有意思,分享给大家。我相信这样的bug,就算你是高手你也会犯的。你来看看作者犯的这个Bug吧。。

首先,作者想用一段程序来创建一个文件,如果有文件名的话,就创建真正的文件,如果没有的话,就调用?tmpfile()?创建临时文件。他这段程序就是HTTP下载的C程序。code==200就是HTTP的返回码。

else if (code == 200) {     // Downloading whole file
    /* Write new file (plus allow reading once we finish) */
    g = fname ? fopen(fname, "w+") : tmpfile();
}

但是这个程序,只能在Unix/Linux下工作,因为 Microsoft 的?tmpfile()的实现?居然选择了 C:\ 作为临时文件的存放目录,这对于那些没有管理员权限的人来说就出大问题了,在Windows 7下,就算你有管理员权限也会有问题。所以,上面的程序在Windows平台下需要用不同的方式来处理,不能直接使用Windows的tmpfile()函数。

于是作者就先把这个问题记下来,在注释中写下了FIXME:

else if (code == 200) {     // Downloading whole file
    /* Write new file (plus allow reading once we finish) */
    // FIXME Win32 native version fails here because
    //   Microsoft's version of tmpfile() creates the file in C:\
    g = fname ? fopen(fname, "w+") : tmpfile();
}

然后,作者觉得需要写一个跨平台的编译:

FILE * tmpfile ( void ) {
#ifndef _WIN32
    return tmpfile();
#else
    //code for Windows;
#endif
}

然后,作者觉得这样实现很不好,会发现名字冲突,因为这样一来这个函数太难看了。于是他重构了一下他的代码——写一个自己实现的tmpfile() – w32_tmpfile,然后,在Windows 下用宏定义来重命名这个函数为tmpfile()。(陈皓注:这种用法是比较标准的跨平台代码的写法)

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