具体描述
本书系统地介绍了各种常用的数据结构和排序、查找的各种算法，阐述了各种数据结构内在的逻辑关系、存储表示、运算操作以及许多相关的操作算法，对用类C语言描述的各种算法进行了详细的注释和性能分析，书中还列举了大量的例题，并对其解题的思路、方法进行了分析。本书既注重原理又重视实践，配有大量的习题，并配套有习题参考答案(苏仕华等编《数据结构——解析·思路·习题》）。本书内容丰富，概念讲解清楚，通俗易懂，既便于教学，又适合自学。
本书可作为高等院校计算机专业和各类非计算机专业学生学习“数据结构”课程的
教材，也可作为广大从事计算机软件与应用的工作人员、参加自学考试的考试者或大专院校
及社会上“数据结构”学习者的参考用书。
好的，下面是一本名为《现代系统编程与性能优化实践》的图书简介，其内容完全聚焦于系统级编程、性能调优、并发处理以及底层架构设计，与“数据结构与算法解析”的主题无直接关联。 --- 现代系统编程与性能优化实践 导言：迈向极致性能的基石 在当今的计算环境中，软件的效率已不再是锦上添花的功能，而是决定产品成败的核心要素。从高频交易系统到大规模分布式服务，对毫秒乃至微秒级别的性能追求，要求开发者必须深入操作系统、内存管理、网络协议栈乃至CPU架构的底层细节。 《现代系统编程与性能优化实践》是一本面向资深工程师、系统架构师和追求极致性能的开发者的权威指南。本书旨在构建一套全面的系统级思维框架，带领读者超越高级语言的抽象，直接与现代硬件和操作系统进行“对话”，掌握构建高效率、高并发、低延迟系统的核心技术。 本书的核心关注点在于工程实践与底层原理的结合，强调“为什么这样设计更好”，而非仅仅罗列“是什么”。我们深入探讨了现代多核架构下的挑战，并提供了经过实战检验的优化策略和工具集。 --- 第一部分：现代操作系统内核与内存管理精要 (约 350 字) 本部分将系统性地解构现代 Linux 内核的运作机制，重点剖析影响程序性能的关键环节。 1. 进程与线程模型深度解析： 详细阐述内核如何调度任务，包括时间片轮转、优先级继承、实时调度策略（SCHED_FIFO/SCHED_RR）的实际影响。对比用户态线程库（如NPTL）与内核线程的交互开销。 2. 虚拟内存与物理内存交互： 深入探讨内存映射（mmap）、缺页中断处理流程。重点解析TLB（Translation Lookaside Buffer）的工作原理及其对程序局部性访问的需求。我们将研究大页（Huge Pages）的应用场景，以及如何通过优化内存访问模式来最小化TLB Miss率。 3. 缓存层次结构与伪共享（False Sharing）： 详细介绍L1/L2/L3缓存的容量、延迟差异，并首次引入缓存行（Cache Line）这一核心概念。重点分析多线程环境下，由于共享同一缓存行而导致的伪共享问题，并提供基于填充（Padding）和缓存感知数据结构的设计模式来规避这一性能陷阱。 4. I/O 路径优化： 剖析标准文件I/O（如`read`/`write`）在内核中的完整路径，对比零拷贝（Zero-Copy）技术（如`sendfile`）的工作原理，并介绍异步I/O（AIO/io_uring）如何重塑高性能网络和存储交互范式。 --- 第二部分：高并发编程与同步原语的工程实现 (约 400 字) 并发是现代系统的基石，但也是性能优化的主要瓶颈。本部分专注于原子操作、锁机制的底层实现及其性能权衡。 1. 原子操作与内存屏障（Fences）： 详细解释CAS（Compare-and-Swap）等硬件原语如何在C/C++中使用。深入讲解内存屏障（Load/Store Fences）的类型（如Acquire/Release语义），以及它们在保证跨处理器一致性时的必要性与性能代价。 2. 锁的性能剖析： 不仅介绍互斥锁（Mutex）、读写锁（RWLock），更侧重于它们的内核实现（如Futex）。分析自旋锁（Spinlock）在不同场景下的适用性，以及用户态无锁数据结构（Lock-Free/Wait-Free）的设计范式。 3. 无锁数据结构的构建： 通过具体的案例（如基于环形缓冲区的无界队列），讲解如何利用原子操作和序列化计数器（Sequence Counter）实现线程安全的高吞吐量结构，避免操作系统调度器的介入开销。 4. 调度器与上下文切换的开销： 精确量化上下文切换（Context Switching）的成本，并探讨如何设计协程（Coroutines）或工作窃取（Work Stealing）模型来最大化CPU利用率，减少内核介入。 --- 第三部分：网络栈深度优化与延迟敏感型编程 (约 350 字) 在分布式和微服务架构中，网络传输的效率直接决定了端到端延迟。 1. TCP/IP 协议栈的内核路径： 剖析数据包从网卡（NIC）进入内核，经过协议栈，最终到达用户空间应用程序的完整流程。重点关注中断处理、软中断（SoftIRQ）的负载分布，以及如何通过RSS/RPS/RFS等技术进行负载均衡。 2. 拥塞控制与传输性能： 探讨现代拥塞控制算法（如BBR）与传统算法（如CUBIC）的差异。实战演示如何调整TCP缓冲区大小、延迟确认（Delayed ACK）策略以优化吞吐量与延迟的平衡。 3. 高性能网络框架（DPDK/XDP）： 介绍绕过标准内核协议栈的方法。深入讲解用户态网络（User Space Networking）如DPDK，如何通过大页内存和轮询模式实现极低延迟的数据包处理，适用于数据包捕获和网络虚拟化场景。 4. 序列化与反序列化的效率挑战： 对比JSON、XML与高效二进制协议（如Protocol Buffers/FlatBuffers）在解析速度、内存占用上的巨大差异，并提供基于内存布局优化的序列化实践。 --- 第四部分：性能分析、度量与诊断工具箱 (约 400 字) 没有准确的度量，就没有真正的优化。本部分聚焦于系统级性能分析的科学方法论。 1. 深入使用 eBPF 生态系统： eBPF 是现代Linux性能诊断的“手术刀”。我们将详尽介绍如何使用 BCC/bpftrace 动态追踪系统调用、内核函数、用户函数以及内核事件，实现非侵入式的性能探查，替代传统基于采样的工具。 2. 硬件性能计数器（PMC）： 讲解如何通过`perf`工具集，利用CPU内置的硬件性能计数器（如指令周期、缓存命中/未命中次数、分支预测失败次数）来定位程序瓶颈的微架构根源。 3. 延迟分析技术： 介绍直方图（Histograms）和尾部延迟（Tail Latency）分析的重要性，并演示如何构建火焰图（Flame Graphs）来可视化CPU时间消耗在内核态和用户态的分布，快速锁定热点函数。 4. 压力测试与基准设计： 讨论如何设计公平、可重复的基准测试环境。强调排除操作系统干扰（如禁用C-States、调整IRQ亲和性）的重要性，并介绍诸如Google Benchmark等专业工具的使用规范。 --- 结语：工程的持续迭代 《现代系统编程与性能优化实践》不是一本教你速成的秘籍，而是为你提供一个深入理解计算系统运作规律的视角。性能优化是一个持续迭代的过程，本书提供的工具、原理和框架，将使你能够准确诊断现代复杂系统中的任何性能瓶颈，并将知识转化为构建下一代高性能应用的核心竞争力。 ---
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