操作系统与系统级编程-期末复习总结

操作系统与系统级编程是计算机科学中的核心领域，涵盖了计算机系统的基础运作和高级编程技术。期末复习总结主要涵盖以下几个知识点： 1. **代码的表示**： - 高级语言：如C、C++、Java等，它们与特定的CPU无关，可移植性好，程序员使用起来更加抽象和便捷。 - 汇编语言：与特定的CPU架构紧密相关，直接对应机器指令，执行效率高，但编写复杂。 - 机器语言：每条指令直接对应硬件操作，最底层的代码表示形式。 2. **程序执行过程**： - 指令执行分为两个阶段：读取指令（fetch）和执行指令（execute）。 - 指令由操作码和操作数（或地址）组成，控制CPU执行特定操作。 - PC（程序计数器）负责指示下一条要执行的指令地址，可以通过自动增加、jmp指令或分支语句改变。 3. **C语言与汇编的关系**： - C语言源代码通过编译器转化为汇编代码，再通过汇编器转化为机器码。 - C语言的抽象层提高了代码的可读性和可移植性，但最终仍需转换为底层的机器指令。 4. **变量与指针**： - 全局变量和局部变量：全局变量在整个程序范围内可见，而局部变量仅在函数内部有效。初始化的全局变量和未初始化的全局变量在内存中有不同的区域。 - 指针：存储内存地址的变量，32位系统中，指针通常占用4个字节。 - 指针声明和间接引用：声明指针分配内存存储地址，间接引用（解引用）操作是对指针所指向的内存进行操作。 - 指针运算：相同类型的指针可以进行加减运算，用于遍历数组或结构体。 5. **指针的优缺点**： - 优点：资源共享、动态内存分配。 - 缺点：易出错（如数组越界、指针悬空）、破坏抽象层。 6. **函数指针**： - 定义和初始化：如`void (*foo)(int)`，用于指向接受一个整型参数并返回无类型值的函数。 - 使用：函数指针可以直接调用，如`foo(2)`或`(*foo)(2)`。 7. **数组**： - 定义：同一类型的元素序列，内存分配连续。 - 编程语言中，数组越界是常见的错误来源，C/C++不提供自动检查。 8. **结构体与联合**： - 结构体：包含不同类型的成员，内存布局按最大成员对齐，大小为最大成员长度的整数倍。 - 联合：所有成员共用同一块内存，当前时刻只能访问一个成员，节省内存。 9. **内存对齐**： - 结构体和联合的内存对齐规则确保高效存取，避免访问时间上的开销。 以上知识点是操作系统与系统级编程课程的重点，理解和掌握这些内容对于理解计算机系统的运作和编写高效的系统级代码至关重要。在复习过程中，应深入理解每个概念，并通过实践来巩固和应用。