假如我是一條內(nèi)存
我從無(wú)邊無(wú)盡的黑暗中慢慢醒來(lái)，迷迷糊糊，茫然四顧。
耳邊傳來(lái)了風(fēng)扇賣(mài)力干活的嗡嗡聲，估計(jì)就是他把我吵醒的。 這時(shí)候 CPU阿甘 現(xiàn)身了：“兄弟，快醒醒，開(kāi)機(jī)了，要干活了，我要把程序和數(shù)據(jù)從硬盤(pán)讀取到你這里來(lái)了!”
“放到我這里干嘛?”
“唉，一斷電，你什么都忘了，不把程序讀入內(nèi)存，我怎么執(zhí)行啊?”
奧，對(duì)了，我是內(nèi)存啊，阿甘是我的好朋友，雖然說(shuō)程序都在硬盤(pán)上存著，但是阿甘被設(shè)計(jì)成只能運(yùn)行我內(nèi)存中的程序，所以程序必須要裝載進(jìn)來(lái)。
在這個(gè)系統(tǒng)里，阿甘最快，我第二， 硬盤(pán)則慢如蝸牛，他整天叫囂著說(shuō)要提高訪問(wèn)速度，到時(shí)候可以把我徹底替換掉， 但是這么多年過(guò)去了，還是沒(méi)有什么進(jìn)展。
不知道等了多長(zhǎng)時(shí)間，阿甘終于把一個(gè)叫做Linux的操作系統(tǒng)給裝載到我這里來(lái)了，阿甘說(shuō)從此以后它就是這里的老大。
可是我卻感覺(jué)不到老大的存在，我只知道我那一個(gè)個(gè)電容所代表的0和1 ，由于這些電容不能持久地保持電荷，我得定期地去刷新，如果不及時(shí)刷新，那些0和1的數(shù)據(jù)就會(huì)丟失，這將是極為嚴(yán)重的事故，主人就會(huì)把我從主板上拔掉，用另外一個(gè)家伙來(lái)替換我，決不允許這樣的事情發(fā)生!
次序問(wèn)題
但是程序員們卻不管什么電容，什么刷新，在他們的眼里，我就是一個(gè)個(gè)的空格子，每個(gè)格子對(duì)應(yīng)一個(gè)地址，就像門(mén)牌號(hào)一樣。
我最小的一個(gè)格子就是一個(gè)bit ，只能存儲(chǔ)0和1，這實(shí)在是太小了， 人們把8個(gè)bit 稱為一個(gè)字節(jié)(Byte)， 就可以表達(dá)2的8次方種可能，從00000000 到 11111111， 如果是無(wú)符號(hào)數(shù)的話，就是0~255。
很明顯，Byte還是太小，人們又把更多的字節(jié)(比如4個(gè))組織起來(lái)，叫做一個(gè)Word(字) 。
字節(jié)數(shù)目一多，就出現(xiàn)了很有意思的問(wèn)題，比如說(shuō)有個(gè)整數(shù)，十六進(jìn)制的值是0x1234567， 一共是四個(gè)字節(jié)，那該以什么次序存儲(chǔ)他們呢?
一種辦法是這樣：
還有一種方法是這樣：
可笑的是人類(lèi)為這兩種方式爭(zhēng)執(zhí)不休，有人堅(jiān)決支持大端法，有人則捍衛(wèi)第二種(即小端法)，還有些和稀泥的家伙，大端小端都支持，就看你怎么選擇和配置了。
我問(wèn)CPU阿甘：“如果兩個(gè)機(jī)器的字節(jié)次序不同，他們兩個(gè)通信的時(shí)候，豈不天下大亂?”
阿甘嘆息一聲：“唉，他們?cè)谥贫═CP/IP的時(shí)候，確定了統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)次序，使用大端法來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。操作系統(tǒng)老大會(huì)提供特定的函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和主機(jī)之間字節(jié)次序的轉(zhuǎn)換，比如 htonl 函數(shù)，就可以把32位整數(shù)由主機(jī)字節(jié)次序轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)字節(jié)次序， ntohl則恰恰相反。 ”
編譯器
剛才說(shuō)到，內(nèi)存中每個(gè)字節(jié)都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的地址，只要能記住這個(gè)地址就可以把這個(gè)字節(jié)的值給取走，或者寫(xiě)入一個(gè)值。
比如說(shuō)，剛才CPU阿甘執(zhí)行了一些列的指令， 它把地址0x100處的值取出來(lái)，和 0x104處的值相加，放到0x110處， 然后再和0x108處的值相乘，結(jié)果放到0x10C處。
這一系列操作搞得我眼花繚亂，我對(duì)CPU阿甘說(shuō)：“這程序員真是很厲害，居然能夠記住這么多地址!”
阿甘說(shuō)：“怎么可能? 他們笨得很，根本記不住，全靠了編譯器的幫忙。”
“編譯器? ”
“是啊，編譯器允許程序員用變量的方式來(lái)表達(dá)程序，它可以把這些變量轉(zhuǎn)換成地址。沒(méi)有編譯器，程序員將會(huì)像熊貓一樣少。”
- total = base + bonus
- tax = total * rate
原來(lái)如此，我這里看到的都是二進(jìn)制的值，沒(méi)想到程序員都給他們起了一個(gè)名字。
信息 = 位 + 上下文
有一次， 阿甘問(wèn)我地址0x300的值是多少，我看了一眼，告訴他說(shuō)是一個(gè)32位整數(shù)1735159650。
阿甘大驚失色：“兄弟，你睡了一覺(jué)什么忘了嗎， 你不能擅自去解釋你內(nèi)存數(shù)據(jù)的類(lèi)型啊!”
“為什么? 這就是個(gè)整數(shù)嘛!”
“你這里的值實(shí)際上是0x 676C 6F62，他有可能是32位整數(shù)1735159650，也有可能是浮點(diǎn)數(shù) 1.116533*10^24，還有可能是機(jī)器指令呢!!記住!解釋權(quán)不在你，而在人家應(yīng)用程序那里，你就管好你電容里的'二進(jìn)制'就行!”
我覺(jué)得很羞愧，這么重要的準(zhǔn)則都給忘記了!
信息=位+上下文， 我這里只負(fù)責(zé)一串串的二進(jìn)制位，至于這些位的信息是什么，得加上下文才能理解了。
指針
過(guò)了一會(huì)兒，阿甘問(wèn)我0x108處存了什么內(nèi)容， 這一次我不再“解釋”了，我告訴他是0x100。
奇怪的是他接下來(lái)又問(wèn)我0x100處的值是什么， 我告訴他說(shuō)是0x12C， 他這才滿意地離開(kāi)。
我拉著他問(wèn)道：“你這次怎么了，這么麻煩?還得讀兩次才行?”
他說(shuō)：“沒(méi)辦法，程序員用指針了!”
- int i = 300;
- int *p = &i
- total = *p + 200;
“看到?jīng)]有，這個(gè)變量p就表示指針。”
我嚇了一跳：“難道我的格子里保存的不僅僅是值，而是地址?”
“是啊，這就再次證明，你不要胡亂解釋你保存的值。 我告訴你，有時(shí)候還會(huì)出現(xiàn)二級(jí)指針呢。”
- int i = 300;
- int *p = &i ;
- int **pp = &p;
這真是顛覆了我的認(rèn)知，我還是刷新我的電容去吧!
不過(guò)，在億萬(wàn)次的讀寫(xiě)操作中，我通過(guò)這些指針的關(guān)系，也發(fā)現(xiàn)了一些獨(dú)特的模式，比如說(shuō)我發(fā)現(xiàn)這樣的東西很常見(jiàn)：
我問(wèn)阿甘：“這是在干嘛? ”
“這就是程序員實(shí)現(xiàn)的鏈表啊。”
“ 那這個(gè)東西呢?”
阿甘說(shuō)：“這不就是一顆二叉樹(shù)嘛! 程序員管這些東西叫做數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。”
我原來(lái)以為，我就是一個(gè)大數(shù)組而已，沒(méi)想到通過(guò)指針，可以表達(dá)各種各樣的復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的，只要你能沿著指針來(lái)回跳轉(zhuǎn)就行。
但是我心里隱隱覺(jué)得不妥，這指針實(shí)在是太強(qiáng)大了，程序員可以把它指向任何地方，我知道有些地方是操作系統(tǒng)老大的獨(dú)有區(qū)域，是嚴(yán)禁外界進(jìn)入的，萬(wàn)一指針指到這里會(huì)發(fā)生什么事?
阿甘說(shuō)：“這不用你操心，如果有個(gè)程序通過(guò)指針想訪問(wèn)它根本沒(méi)有權(quán)限的區(qū)域，老大就會(huì)引發(fā)一個(gè)segment fault，把這個(gè)程序殺死!”
“殺死以后呢?”
“那個(gè)程序的內(nèi)存空間就會(huì)被釋放， 與此同時(shí)老大會(huì)生成一個(gè)叫做core dump的文件，讓程序員們?nèi)シ治觥?唉，今天你真是煩人，問(wèn)了這么多問(wèn)題。 不說(shuō)了，主人要關(guān)機(jī)了，明天再見(jiàn)!”
風(fēng)扇停轉(zhuǎn)，電流消失，整個(gè)世界安靜了。
第二天
我從無(wú)邊無(wú)盡的黑暗中慢慢醒來(lái)，迷迷糊糊，茫然四顧。
耳邊傳來(lái)了風(fēng)扇賣(mài)力干活的嗡嗡聲，估計(jì)就是他把我吵醒的。 這時(shí)候CPU阿甘現(xiàn)身了：“兄弟，快醒醒，開(kāi)機(jī)了，要干活了，我要把程序和數(shù)據(jù)從硬盤(pán)讀取到你這里來(lái)了!”
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