Skip to content

现代 C++ 教程

Main Navigation 新手起步

卷一 · 基础入门

卷二 · 现代特性

卷三 · 标准库深入

卷四 · 高级主题

卷五 · 并发编程

卷六 · 性能优化

卷七 · 工程实践

编译与链接

崩溃实验室

每周一些题

卷八 · 领域应用

卷九 · 开源项目学习

卷十 · 课程与演讲笔记

Appearance

正常

Sidebar Navigation

卷八：领域应用

AI 与 TinyML

TinyInferCpp-Lab

Stage0

工程脚手架——把工具链地基浇好

Stage 1 · 固定维度 Tensor

Tensor 是什么——先把名字从神坛上拿下来

Tensor 在神经网络里装什么——四种数据,一种容器

为什么不用现成的——三个候选过堂

行主序——二维坐标怎么落进一维内存

形状塞进类型——维度为什么是模板参数

固定维度 Tensor——推理器的数据底座

Stage 2 · Dense 与权重布局

Dense 在算什么——一次乘加,拆到每个输出

权重为什么是 [Out, In]——行主序下的 cache 账

Dense 层——span 视图与权重布局

算法与数据结构

C++ 深度专题

指针语义与弱引用设计

非拥有指针全景：从 T* 到 Borrowed 到 ObserverPtr

WeakPtr 反模式：T* + raw Flag* 的致命陷阱

SimpleWeakPtr：T* + shared_ptr<Flag> 的安全改进

Chrome-like WeakPtr：引用计数控制块与 WeakPtrFactory

std::weak_ptr 对比与异步回调实战

跨线程安全、性能取舍与设计原则总结

数据存储

手搓 mini STL:容器库实战

mini STL 实战(一):RawBuffer,只管容量,不管对象

mini STL 实战(二):Vector,扩容与搬迁

mini STL 实战(三):Vector,五件套、异常安全与 concepts

mini STL 导论:为什么值得亲手搓一遍容器

嵌入式开发

STM32F103 + Renode

起步

为什么是 C++，凭什么？

C++ 简史：这些坏印象是哪来的

Renode 观测课：没有板子，谁说了算

工作环境：您装的那四样东西，到底是什么

第一个自己的固件：往库里加 target

调试：从隔着玻璃采样，到停下来看现场

真机:烧第一块真板,串口跑通

clangd:让编辑器看懂交叉编译的代码

LED：地砖下面看裸寄存器，HAL 之上写现代 C++

点灯之前：Cortex-M3 这台机器长什么样

操作的本质：咱们写的是代码，动的是地址

时钟门控：灯不亮，从时钟查起

从配置到翻转：每个引脚四位，与原子置位

补充篇：引脚是一片电路——推挽、开漏与施密特

C 宏时代的 LED 驱动：能跑，但代价要摆上桌

拆开 HAL 的包装纸：GPIO_Init 在替咱们写哪些位

把配置写进类型：Gpio 模板与编译期的验证

从能亮到用得顺：toggle 的讲究与下一站的门

按键:消抖、状态机、variant

UART:中断驱动、环形缓冲、expected

时间:SysTick、定时器、PWM

I2C:传感器驱动设计

模式:对象池、侵入式容器、中断安全

零开销日志组件完整踩坑记录：从 source_location 撞墙到反汇编验收

从重载集到 Formatter 特化：一次嵌入式日志分发机制的选型讨论

日志组件的栈账实测：函数局部的 LineBuffer 到底会不会打穿栈

两行编译旗子砍掉 64% 固件：-ffunction-sections 的函数粒度回收实录

终审在 map：『裁剪级别连字符串都不进固件』的完整证据链

零开销的价格表：18200 字节日志固件的解剖

从 F103 到 F407:换芯片不换代码

STM32F407 进阶

手搓 ZerOS:按 commit 时序,从裸机到 RTOS

为什么是 RTOS:从超级循环到 ZerOS

从超级循环到 RTOS:为什么需要,怎么验证

工程搭建:从空仓库到 Renode 的第一行输出

没有堆的世界:先把内存发对

没有堆的世界:内存怎么发,位图是什么

把位图写出来:定容量的 Bitmap

定长块池:一块一个 bit 的分配器

Make/Destroy:类型化的出生入死与编译期防线

GUI 与图形

网络编程

传统 socket 编程:服务器五步与 TCP 建链,从 Stevens 学的那套经典写法

现代 socket 封装:RAII、std::expected,以及每连接一线程扛不住的 C10K

epoll:Linux I/O 多路复用,从 poll 的瓶颈到兴趣表与就绪队列

Reactor 模式:把 epoll 包成事件循环 + 回调,以及它为什么是'同步非阻塞'

Lab 0:mini Reactor echo server——从 epoll 到一个能扛并发的事件循环

系统编程

系统编程总纲:用户态、内核与两大阵营的地图

思维基石

OS 资源的 RAII 范式:fd、HANDLE 与映射的同一副骨架

错误处理范式:从 errno 到 expected

Linux 系统编程

Linux 文件 I/O

POSIX 文件 I/O:open/read/write 与 fd 的一生

mmap 内存映射:把文件贴进地址空间

页缓存与持久性:write() 返回之后发生了什么

std::filesystem:目录与元数据

文件锁:flock 与 fcntl 记录锁

inotify 文件监控:把文件系统的动静变成事件流

Linux 进程内存

进程内存布局:/proc/pid/maps 全图

虚拟内存 API 全景:mprotect/madvise/mlock

共享内存:shm_open 与映射

对齐分配与大页:32 字节的对齐、2 MiB 的页与一次被拒的 512 GiB

Linux 进程

进程创建与生命周期:fork/exec/posix_spawn

守护进程、会话与环境:setsid、双 fork、rlimit 与 environ

IPC:管道、FIFO 与 POSIX 消息队列

信号(上):sigaction 与异步信号安全

信号(下):实时信号、signalfd 与 pidfd

Linux I/O 多路复用与异步 I/O

I/O 多路复用:select、poll 与 epoll 的边界与成本

timerfd 与 eventfd:时间与事件的 fd 化

io_uring:把等待 I/O 变成收割完成事件

Linux 时间与定时器

时钟源与 POSIX 时间 API:机器里的九把钟

C++20 std::chrono 深度:日历与时区

定时器全景:alarm→setitimer→timer_create→timerfd

Linux 终端与控制台

termios 与 raw 模式:终端这层在替您做什么

伪终端与进程交互:终端录制与回放

Windows 系统编程

Windows 文件 I/O

Win32 文件 I/O:句柄、CreateFileW 与同步读写

文件映射:CreateFileMapping 与 MapViewOfFile

结构化异常:SEH 与 VEH

目录枚举与 NTFS 家族

文件锁:LockFileEx

Windows 内存

虚拟内存:VirtualAlloc 与 VirtualProtect

共享内存:页面文件后备的命名映射对象

Windows 进程

进程与作业:CreateProcessW 与 Job 对象

控制台事件与 APC

Windows 异步 I/O

OVERLAPPED 异步 I/O 与 WaitForMultipleObjects

IOCP 完成端口

Windows 控制台

Windows 控制台:字符网格、输入事件与 VT 序列

跨平台

跨平台异步 I/O 抽象

平台抽象层设计:从 #ifdef 到 concepts

syskit 工具库工程化

On this page

Linux 进程内存

内存这一章咱们从地址空间本身起步:第一篇把一个 C++ 程序在 /proc/self/maps 上的 41 段认全,后面的虚拟内存 API、共享内存与对齐大页,全都踩着它的底子。全系列公共工具(unique_fd、sys_call、errno_code)沿用思维基石两篇的定义,本目录的文章只引用、不再重定义。

01起点终点进程内存布局:/proc/pid/maps 全图一个 C++ 程序跑起来,地址空间里每一段住的是谁:41 段归六个大类,认出每个文件模块的第二个 r-- 段是 GNU_RELRO 圈出、动态链接器重定位完 mprotect 只读的那一页;18 类变量对表 18/18 一致,.bss 跨段(开头借文件 rw 段尾页落脚、中段进匿名接续页),&printf 落在 libc 的 .text;malloc 分水岭实测 131049/131050,补测 strace 揭出真机制是堆顶有富余当场切、chunk 尺寸 roundup(请求+8,16) 大于等于 131072 才走 mmap,free 掉 4MB 还会把 glibc 动态阈值抬到 4MB;brk 会 trim 收缩、栈顶不动低地址端下探;Rss 与 Pss 把 libc .text 的 1004kB 摊派成 7kB,刚编译二进制的 .text 竟是 Private_Dirty,sync 之后转 Clean;ASLR 五跑全变,setarch -R 五跑逐字节全同,正是 gdb 默认看到的那个世界→02起点终点虚拟内存 API 全景:mprotect/madvise/mlock拿到一段虚拟内存之后的三层管理:mprotect 改页权,si_addr 逐字节跟随出错的那个字节(修正 L02 的页首粗读法),W^X 三步曲里 Linux 放行 RWX 而 macOS 回 EPERM,text/rodata/heap 加宽全部 rc=0 走 COW,真拒绝的是 [vvar] 的 EACCES 与 [vdso] 的 EINVAL;降权 .data 页之后首次冷调用死于 ld.so 写 GOT 的懒解析,handler 进门第一件事是把页权恢复;madvise 全家,RANDOM 恰好零预读、NORMAL 在 3088/8192 KiB 之间自适应抖动、DONTNEED 匿名页读回零且 Rss 减半、DONTFORK 让子进程整段消失、REMOVE 在 ext4 也真打洞;mlock 顺手预故障,贴着 RLIMIT_MEMLOCK 边界量出 ENOMEM;招牌 guarded_buffer<T> 用尾对齐 guard 页让越界第几字节当场报出,mincore 的 1 有零页/页缓存/真驻留三种口径,process_vm_readv 跨进程读一眼,文末预告 Windows PAGE_GUARD 的一次性陷阱→03起点终点共享内存:shm_open 与映射两个没有亲缘的进程共用同一片物理页:shm_open 的名字空间就是 /dev/shm 的目录项,新对象尺寸为 0 要 ftruncate,未 unlink 二次创建吃 EEXIST 而 unlink 后同名重建畅通,旧映射读 0x1111 新实体写 0x2222 互不可见,名字与实体就此解耦,umask 截权限(root 的 0600 挡住 user,CAP_DAC_OVERRIDE 反向放行);竞态三版实测:nosync 三轮丢 9.62%~23.70%,汇编佐证 addq 无 lock 前缀,PTHREAD_PROCESS_SHARED 互斥 44.7 ms 全中、进程间信号量 58.1 ms 对照;两条共享途径(匿名映射配 fork 继承、命名对象配陌生进程,SCM_RIGHTS 传 fd 一句带过);招牌 SPSC 无锁环形队列一百万条零丢失零乱序,sched_yield 背压比 CPU 自旋快六成以上,归因 cache line 乒乓、钉核对照排除同核调度;1 MiB 搬运 7304 对 2349 MiB/s 约三倍于 pipe;memfd_create 不留名字 close 即消失→04起点终点对齐分配与大页:32 字节的对齐、2 MiB 的页与一次被拒的 512 GiB对齐三件套 aligned_alloc/posix_memalign/对齐 new 全采样达标而报错口径分三家(NULL+errno、EINVAL 当返回值、bad_alloc 异常);未对齐地址喂 _mm256_load_si256 立即 SIGSEGV,那是 #GP 不是缺页;THP 是重头:出厂状态 MADV_HUGEPAGE 只拿到 AnonHugePages=0,顺诊断链摸出 WSL2 的 init 给进程树设了 MMF_DISABLE_THP,压过 sysfs 的第三层开关,prctl 清掉后 1 GiB 全部大页化,首触写快 5.43 倍;显式大页 MAP_HUGETLB 三档全 ENOMEM;Overcommit 的数字链:512 GiB 被拒、MAP_NORESERVE 立过、VmSize 涨满而 VmRSS 不动;OOM Killer 以只读观察加安全演示收章→

咱们 Linux 侧的内存四篇到这里就齐了,路线与总纲的学习路线对齐。

标签系统编程 POSIX 内存管理

在 GitHub 上编辑此页

Pager

Previous pageinotify 文件监控:把文件系统的动静变成事件流

Next page进程内存布局:/proc/pid/maps 全图

pdf-latest-4-g85128cc · 85128cc · 2026-10-05

Copyright 2025-2026 Charliechen