有哪些具体的例子可以让你成为更好的高级程序员？

Question

我知道this one和this one等问题的存在。让我解释一下。

在阅读了 Joel 的文章 Back to Basics 并看到许多关于 SO 的类似问题后，我开始想知道有哪些具体示例可以说明了解 C 之类的知识可以使您成为更好的高级程序员。

我想知道是否有很多这样的例子。很多时候，这个问题的答案类似于“了解 C 可以让您更好地了解幕后发生的事情”或“您需要为您的程序打下坚实的基础 "，而这些答案没有多大意义。我想了解您将从了解低级概念中受益的不同具体方式，

Joel 举了几个例子：二进制数据库 vs XML 和字符串。但是两个例子并不能真正证明学习 C 和/或汇编的合理性。所以我的问题是：有哪些具体的例子可以让你成为更好的高级程序员？

Answer 1

仅仅“了解”C 不会让你变得更好。

但是，如果你了解整个事情，原生二进制文件是如何工作的，CPU 是如何工作的，架构限制是什么，你可能会编写一个更容易用于 CPU 的代码。

例如，L1/L2 缓存如何影响您的工作，以及您应该如何编写代码以在 L1/L2 缓存中获得更多命中。在使用 C/C++ 并进行大量优化时，您将不得不着手处理这类事情。

Answer 2

您必须在 C 中直接处理其他语言从您那里抽象出来的一些事情，包括显式内存管理 (malloc) 和直接处理指针。

我的女朋友从麻省理工学院（他们主要使用 Java、Scheme 和 Python）毕业一个学期，获得计算机科学学位，她目前在一家代码库使用 C++ 的公司工作。在最初的几天里，她很难理解所有的指针/引用/等。

另一方面，我发现从 C++ 迁移到 Java 非常容易，因为我从不混淆按值传递引用和按引用传递。

同样，在 C/C++ 中，更明显的是，原语只是编译器以不同方式处理相同的位集，而不是像 Python 或 Ruby 这样的语言，其中一切都是具有自己独特属性的对象。

Answer 3

我教学生和与只学习高级语言的人一起工作的经验是，他们倾向于以某种高度抽象的方式思考，并假设“一切都是免费的”。他们可以成为非常称职的程序员，但最终他们必须处理一些有性能问题的代码，然后就会咬他们。

当您大量使用 C 时，您确实会考虑内存分配。您经常考虑内存布局（如果这是一个问题，还考虑缓存位置）。您了解某些图形操作如何以及为什么会花费很多。某些套接字行为的效率或低效程度。缓冲区是如何工作的，等等。我觉得当你知道它是如何在幕后实现的时，在更高级别的语言中使用抽象有时会给你“额外的秘诀”，当你考虑性能时。

例如，Java 有一个垃圾收集器，你不能直接将东西直接分配给内存。然而，您可以做出某些影响性能的设计选择（例如，使用自定义数据结构），原因与这在 C 中会成为问题的原因相同。

此外，更一般地说，我认为对于高级程序员来说，不仅要知道大 O 表示法（大多数学校都教授）很重要，而且在现实生活中的应用程序中，常数也很重要（学校会尝试忽略）。我的轶事经验是，具有两种语言水平的技能的人往往对常数有更好的理解，这可能是因为我上面描述的。

此外，我见过的许多高级系统与低级库和基础设施接口。例如，一些通信、数据库或图形库。某些设备的一些驱动程序等。如果你是一名高级程序员，你最终可能不得不冒险去那里，这至少有助于了解发生了什么。

Answer 4

首先，了解 C 有助于您了解内存在操作系统和其他高级语言中的工作原理。当您的 C# 或 Java 程序在内存使用上膨胀时，了解引用（基本上只是指针）也会占用内存，并了解实现了多少数据结构（您从 C 中创建自己的数据结构）有助于您理解您的字典保留了大量实际未使用的内存。

另一方面，了解 C 可以帮助您了解如何利用较低级别的操作系统功能。您并不经常需要它，但有时您可能需要内存映射文件，或者在 C# 中使用编组，而 C 将极大地帮助您了解当这种情况发生时您在做什么。

我认为 C 语言也有助于我理解网络协议，但我无法具体说明具体示例。前几天我正在阅读另一个 SO 问题，有人抱怨 C 的位域“基本上没用”，我在想 C 位域如何优雅地表示低级网络协议。处理位结构的高级语言总是一团糟！

Answer 5

与其说了解 C，不如说 C 比许多其他语言更接近裸机。您需要更加了解如何分配/取消分配内存，因为您必须自己做。自己动手可以帮助您了解您做出的许多决定的影响。

对我来说，只要您了解编译器/解释器（基本上）如何将您的代码映射到机器上，任何语言都是可以接受的。使用直接公开这一点的语言更容易做到这一点，但是通过阅读，您应该能够弄清楚内存是如何分配和组织的，哪种索引模式比其他索引模式更优化，什么结构是对特定应用等更有效。

我认为，更重要的是对操作系统、内存架构和算法有很好的理解。如果您了解您的算法是如何工作的，为什么最好选择一种算法或数据结构而不是另一种（例如，HashSet 与 List），以及您的代码如何映射到机器上，那么您使用哪种语言并不重要.

Answer 6

了解 C 或任何低级编程语言，让您有机会了解内存使用（即为什么创建数百万个重对象是一件坏事）、指针/对象引用如何工作、等等

问题在于，随着我们创建的抽象级别不断提高，我们发现自己在进行大量“乐高积木”编程，却不了解乐高积木的实际功能。由于拥有几乎无限的资源，我们开始像对待水一样对待记忆和资源，并倾向于通过对情况投入更多的铁来解决问题。

虽然不限于 C，但使用更小、内存受限的系统（如 Arduino 或老式 8 位处理器）在低级别工作有巨大的好处。它让您以更平易近人的方式体验接近金属编码的体验，并且在花时间将应用程序压缩到 512K 之后，您会发现自己在日常编程中应用了这些技能。

因此，语言本身并不重要，但更深入地了解所有部分是如何组合在一起的，以及如何在更接近硬件的水平上有效地工作，这对任何软件开发人员都是有益的。

Answer 7

一般来说，你知道的越多，你就会成为更好的程序员。

但是，有时了解另一种语言（例如 C）可能会让您做错事，因为在高级语言（例如 Python 或 PHP）中可能存在不正确的假设。例如，可能会假设查找列表的长度可能是 O(N)，其中 N 是列表的长度。但是，在许多高级语言实例中可能并非如此。在 Python 中，对于大多数类似列表的东西，成本是 O(1)。

了解更多关于一种语言的细节会有所帮助，但了解更多一般情况可能会导致人们做出错误的假设。

Answer 8

了解低级的东西会有很大帮助。

要成为一名赛车手，您必须学习和理解轮胎抓地力的基本物理原理。任何人都可以学得很快，但是你需要很好地理解“低级”的东西（力和摩擦、赛车线、精细的油门和刹车控制等）才能获得最后百分之几的性能，让你赢得比赛。

例如，如果您了解 CPU 架构在您的计算机中是如何工作的，那么您可以编写更适合它的代码（例如，如果您知道您有一定的 CPU 缓存大小或每个 CPU 缓存行中有一定数量的字节） ，您可以安排您的数据结构和访问它们的方式以充分利用缓存 - 例如，由于 CPU 缓存，按顺序处理数组的许多元素通常比处理随机元素更快）。如果您有一台多核计算机，那么了解线程工作等低级技术可以带来巨大的好处（就像不了解低级技术会导致线程灾难一样）。

如果您了解磁盘 I/O 和缓存的工作原理，您可以修改文件操作以使其正常工作（例如，如果您从一个文件读取并写入另一个文件，在 RAM 中处理大批量数据可以帮助减少 I /O 代码的读取和写入阶段之间的争用，并大大提高吞吐量）

如果您了解虚函数的工作原理，您可以设计使用虚函数的高级代码很好。如果使用不当，它们会严重影响性能。

如果您了解如何处理绘图，则可以使用巧妙的技巧来提高绘图速度。例如您可以通过交替绘制 64 个白色和黑色方块来绘制棋盘。但是绘制 32 个白色方块然后绘制 32 个黑色方块通常更快（因为您只需更改绘图颜色两次而不是 64 次）。但是您实际上可以将整个电路板绘制为黑色，然后在整个电路板上异或 4 个条纹，然后在电路板上绘制 4 个白色条纹，这还可以更快（2 个颜色变化，只绘制 9 个矩形而不是 64 个）。这个棋盘技巧教你一个非常重要的编程技巧：横向思维。通过精心设计算法，您通常可以对程序的运行情况产生重大影响。

Answer 9

一个简单（不完全现实）的例子来说明上面的一些建议。考虑看似无害的

while(true)
   for(Iterator iter = foo.iterator(); iter.hasNext();)
       bar.doSomething( iter.next() )

甚至更高的层次

while(true)
    for(Baz b: foo)
        bar.doSomething(b)

这里可能存在的问题是，每次 while 循环都会创建一个新对象（迭代器）。如果您只关心程序员的便利性，那么后者肯定更好。但是，如果循环必须高效或机器资源受限，那么您几乎受制于高级语言设计者的摆布。

例如，对执行高性能 Java 的典型抱怨是在回收垃圾（例如所有已分配的 Iterator 对象）时执行停止。如果您的软件负责跟踪来袭导弹、自动驾驶客机，或者只是不让用户想知道 GUI 停止响应的原因，这不是很好。

一种可能的解决方案（仍然使用高级语言）是将迭代器的便利性削弱为类似

Iterator iter = new Iterator();
while(true)
    for(foo.initAlreadyAllocatedIterator(iter); iter.hasNext();)
       bar.doSomething(iter.next())

但这只有在您对内存分配有所了解时才有意义......否则它看起来就像一个讨厌的 API。便利总是在某处付出代价，了解较低级别的东西可以帮助您识别和降低这些成本。

Answer 10

这是我学习和自学编程的经验，特别是理解 C，这可以追溯到 1990 年代初期，所以可能有点过时，但热情和动力很重要：

• 了解计算机的低级原理，例如 EGA/VGA 编程，这里有一个link 到 PC 的 C 程序员指南中的 Simtel 存档。
• 了解 TSR 的工作原理
• 下载 Bob Stout's snippets 的整个存档，这是一个大型 C 代码集合，只做一件事 - 研究它们并理解它，不仅如此，sn-ps 集合努力实现可移植性。
• 在线浏览国际混淆 C 代码竞赛 (IOCCC)，了解 C 代码是如何被滥用的，并了解该语言的内在含义。最严重的代码滥用是赢家！下载档案并研究它们。
• 和我一样，我喜欢臭名昭著的 Ponzo 的 C 教程，它对我帮助很大，不幸的是，很难找到存档。如果有人知道从哪里获得它们，请发表评论，我将修改此答案以包含链接。还有一个我记得的 - Coronado 的 [Generic?] C Tutorial，我对这个的记忆很模糊......
• 看Dr. Dobb的日记和C用户日记here - 不知道还能不能拿到印刷版，但是很经典，还记得手里拿着印刷版撕下来的感觉回家输入代码看看会发生什么！
• 获取一个古老的Turbo C v2 副本，我相信您可以从 borland.com 获得它，然后使用 16 位 C 编程来获得感觉并弄乱指针……确保它是古老而古老的，但在玩指针就可以了。
• 了解和学习指针，将here 链接到旧版Simtel.net - 这是实现 C Guru'ship 的关键链接，因为需要更好的词，您还可以找到大量与 C 编程语言相关的下载 -我记得实际上订购了 Simtel CD Archive 并寻找 C 的东西...