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什么才算懂 computer science 精选

已有 3294 次阅读 2021-8-20 07:47 |个人分类:计算|系统分类:观点评述

中学的时候在收音机里听了一部凡尔纳的小说,讲一群人在海上航行,船在一个无人孤岛触礁了,幸存者于是在岛上开始一步一步自力更生重建文明。故事详细讲述从生火开始、做陶器、炼铁、合成硝酸甘油等过程,从原理到工艺,听完小说,落难荒岛的人们完成了从石器时代到电力时代的进化,听者初高中物理化学也学得差不多了。有天他们做出了一个照相机与胶卷,对着远方的水平线拍了一张照片,冲印出来之后,发现有个黑点,再用放大镜仔细一看,那是一艘海盗船,于是准备战斗。。。这个故事给我留下了很深的印象。真正掌握了相关的知识,你就能重建科技文明。这是个人能力的标杆与境界。否则把你扔到荒岛上,你跟原始人也没啥差别。


学计算机科学( computer science) 的要达到这个类似的境界需要什么呢?得会两件东西,会写 compiler,会写操作系统。会不会这两招,是是否掌握CS文明的标准。按这个标准,比尔盖茨可能还行,会写点 BASIC的,更复杂的可能就玩不动了。漂流到荒岛上,他的美元成了废纸,雇佣不了人,在现代CS方面也只能靠边站了。当然了,在CS之前还有其他的,得有懂物理的先造出计算机硬件,但我们这里只讲CS。


Compiler 是一门理论与艺术结合的技能。昨天,有人问我你怎么写的 C++ compiler,不是有 gcc 吗?这么说的显然没读过 gcc 代码。我是若干年前打开看过,不能不拍案惊叹。其 c++ parser 一个文件数万行代码,完全是手写的 似乎 top-down parsing。你不能不敬佩开发者艰苦卓绝的毅力与勇气(当然这也可能是因为最初C的编译器也是手写的,g++ 继承了这个传统)。要知道,LL parsing 在很多语法上是麻烦的。模仿 gcc 手工攻克 C++,我看很少有人会有这个勇气。


我查看了我当年写的C++ 编译器代码,它是用 LEX,YACC 与 C++ 写的。C++这部分很容易可以改用C,所以说得过去。里面的关键是语法定义,如何消除大量的 shift-reduce 冲突与解决C++中的各种歧义。parser 不是 context free 的,而是根据语义进行变化。Lexical 分析部分会参考当前的符号表区分类名与其他的 identifier,这就把语法变得好设计多了。这个C++ compiler 支持当时C++的大部分功能,包括多继承等,但不支持 templates。那是 1990年代中期,微软的 VC++ 都不支持 templates 。Parsing 完成之后,我的 compiler 直接生成一种RISC汇编代码(类似MIPS),所以运行还需要一个 assembler。如果要写 assembler,那是个相对简单的事情。这个Compiler 也没有做什么复杂的优化,虽然优化手段我也是学了的。从我的角度,主要目的是完成一个相对功能完整的C++编译器,能够正确编译、运行相当复杂的C++程序。这应该算是足够了。


写完 compiler 之后,你会立刻会感觉功力提高了一个级别。如同少年侠客将九阳真经练到了1/4,再看巨鲸帮混混们那点招数,可以随时一掌击倒。


当然,你也知道,山外有山、人外有人。


当年计算机系过道里、公司办公室到处听到 PLUS-PLUS 那特有的双重爆破音。今天的C++越来越复杂,用的人也越来越少。但那段时光依旧令人怀念。




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