开发笔记:上帝视角：程序员为什么需要理解CPU？

来源 | 码农的荒岛求生&＃xff08;ID&＃xff1a;escape-it&＃xff09;

可能有的同学会问&＃xff0c;程序员写代码就好了&＃xff0c;为什么需要去理解CPU啊&＃xff1f;不嫌累啊&＃xff1f;啊&＃xff1f;啊&＃xff1f;你倒是说啊。

计算机系统 !&＃61; 汉堡包

在之前的文章中我把计算机系统比作一个汉堡包&＃xff0c;这个类比不太恰当&＃xff0c;虽然汉堡包是层级结构&＃xff0c;但它是上下对称的&＃xff0c;计算机系统的层级结构显然不是对称的&＃xff0c;你要说披萨还差不多&＃xff0c;注意是披萨&＃xff0c;不是馅饼&＃xff0c;因为馅饼也是对称的。

计算机系统的结构是上层基于下层&＃xff0c;并且上层对外屏蔽下层&＃xff0c;因此用洋葱来比喻计算机系统是再恰当不过了&＃xff0c;这两者都是层级结构&＃xff0c;下层对上层都不可见&＃xff0c;最妙的是&＃xff0c;这两者看时间长了都会辣眼睛&＃xff01;

这种层级结构保证了处于上层程序员无需理解下一层。

模糊的精确

你的确不需要知道底层全部的微观细节&＃xff0c;实际上我也不相信有谁能全部知道&＃xff0c;如果你太注重细节&＃xff0c;没有对计算机系统的大局观而是一头扎到细节里&＃xff0c;最终也只是徒劳&＃xff0c;只挖掘细节很像是一种“模糊的精确”。

精确的模糊

但是&＃xff0c;如果你能知道底层的宏观上的原理&＃xff0c;情况就不一样了&＃xff0c;我把这种宏观上的不那么细节的理解称之为“精确的模糊”&＃xff0c;老外有一个词我认为很贴切&＃xff1a;The Big Picture。

程序员这一行&＃xff0c;个人认为精确的模糊要远好于模糊的精确&＃xff0c;因为前者要想进一步了解细节是很容易的(只是需不需要的问题)&＃xff0c;反之则非常困难。而且依靠这种精确的模糊已经能解决很多问题&＃xff0c;而后者则不能。

上帝视角

每一个大家认为的高手脑海里都有这样一种精确的模糊(或者精确的精确&＃xff0c;高手中的高手)&＃xff0c;ta可能不知道编译器(解释器)、链接器、操作系统、网络协议栈、CPU、内存等等所有核心模块的全部细节&＃xff0c;但是ta知道这些模块“应该”怎样工作&＃xff0c;当你有了这种理解后&＃xff0c;你会发现&＃xff1a;

你很确定的自己的每一行程序是怎么被计算机执行的&＃xff1b;你清楚的知道什么时候该用多线程什么时候不该用&＃xff1b;你清楚的知道自己的线程什么时候该加锁、什么时候该等待&＃xff0c;怎样解决互斥问题&＃xff0c;怎样解决同步问题&＃xff1b;

你清楚的知道自己的每一段代码大概可能会执行多长时间&＃xff1b;你清楚的知道自己的每次函数调用从上层到底层是如何执行的&＃xff0c;因此你很清楚该选择使用什么样的函数&＃xff0c;传递什么样的参数才能达到自己想要的效果&＃xff1b;你清楚的理解计算机系统&＃xff0c;因此发现刚刚在本文开头立人设的小风说的都是你已经知道的东西。

当你的程序出现问题后无头苍蝇般瞎试一通并期待自己的程序能奇迹般正常工作时&＃xff1b;当编译器提示奇怪的错误时&＃xff1b;当链接器莫名其妙的提示&＃39;undefined reference to ***&＃39;时&＃xff1b;当程序运行起来就core时&＃xff1b;

当程序运行一段时间被OOM kill掉时&＃xff1b;当你的程序内存泄漏时&＃xff1b;当你的程序莫明奇妙耗时非常高时&＃xff1b;如果在这些时刻你能做的仅仅是等待别人来帮忙&＃xff0c;那么就不要说程序员不需要理解底层了。

说了这么多&＃xff0c;用一句话说就是理解底层的好处可以让程序员在写程序时获得“上帝视角”&＃xff0c;一切都逃不过你的法眼。

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