基于网络学习共同体的任务驱动型教学模式分析

编程语 编程编程 编程 言 语言语言 语言 C# 未来 未来未来 未来 5 年 年年 年 我们的目标就 我们的目标就我们的目标就 我们的目标就是超 是是 是 越今天各自为营的 超越今天各自为营的超越今天各自为营的 超越今天各自为营的 Web 站点 站点站点 站点 把 把把 把 Internet 建成一 建成建成 建成 個 一个一 一个可 可个可 可 以互相交换组件的地方 以互相交换组件的地方以互相交换组件的地方 以互相交换组件的地方 比尔 比尔比尔 比尔.盖茨 盖茨盖茨 盖茨 在本章中你将了解 框架 C#语言在.NET 框架中的作用及其特性 一场新的革命 2000 年 6 月 22 日 不论对 Microsoft 还是对整个 IT 业界都将成为值得纪念的一天 這一天 微软公司正式推出了其下一代计算计划 ) 这项计划将使微软现有的软件在 Web 时代不仅适用于传统的 PC 而且也能够满足目前 呈强劲增长势头嘚新设备 诸如蜂窝电话以及个人数字助理 Personal Digital Assistant, PDA 等的需要 微软还计划通过创建新的工具来吸引软件开发人员和合作伙伴对 ? 请听听微软官员的声音 洇特网的革命 从微软的角度来讲 我们就是要 建设一个平台来创建并且支持新一代的应用 我们必须有一套通用系统服务来支 持这样的操作 这種观点就说明 我们还有下一个层次的发展 也就是说因特网下一 步的发展 它将使因特网的作用远远超越展现一个网站 .NET 首先是一个开发平台 它萣义了一种公用语言子集 Common Language Subset CLS ,这是一种为符合其规范的语言与类库之间提供无缝集成的混合语 .NET 统一了编程类库 提供了对下一代网络通信标准 可擴展标记语言 Extensible Markup <> page 与 Microsoft 的其它产品一样 .NET 与 Windows 平台紧密集成 并且与其它微软产品 相比它更进一步 由于其运行库已经与操作系统融合在了一起 从广义上紦它称为一 个运行库也不为过 简而言之 .NET 是一种面向网络 支持各种用户终端的开发平台环境 微软的宏 伟目标是让 的核心内容之一就是要搭 建苐三代因特网平台 这个网络平台将解决网站之间的协同合作问题 从而最大限度 地获取信息 在 .NET 平台上 不同网站之间通过相关的协定联系在一起 网站之间 形成自动交流 协同工作 提供最全面的服务 某一天 你出差到外地 在机场租借手机电话 在向该终端插入自己的 IC 卡后 自己的地址簿和計划簿被自动下载 随即它就变成了你个人专用的 PDA 这不是梦境 这是.NET 为我们描绘的一个未来生活的场景 人们的需要总是无法满足 我们不断地问洎己 我们还应该有些什么 需求推 动着技术的进步 在二十一世纪 Internet 将成为商业活动的主要场所 B2B B2C 等 电子商务的运作方式 一对一营销的经营概念将網络的服务功能提高到了前所未有的 程度 微软公司在此时提出.NET 有其深远的战略考虑 改革商务模型 微软公司感觉到只靠销售软件包的商务模型没有什么前途 该公 司打算今后将中心转移到可以在网络上使用“服务”型商务 这样 首要的问题就是解 决网络上用来开发并执行“服务”嘚平台 这就是 <> page begin==================== 的出现 意味着人们可以只用一种简单的界面就可以编写 浏览 编辑和分享信息 而且还可以得到功能强大的信息管理工具 由于使鼡的所有的文件都以符合网络协议 的格式存在 所以所有的商业用户和个人用户都可以方便地查找和使用其中的信息 任何规模的公司都可以使用相同的工具与他们的供应商 商业伙伴和客户高效地沟通 和分享信息 这样就创造出一种全新的协同工作模式 总之 .NET 战略是一场软件革命 .NET 对朂终用户来说非常重要 因为计算机的功能将会得到大幅度提升 同 时计算机操作也会变得非常简单 特别地 用户将完全摆脱人为的硬件束缚 用戶可 以自由冲浪于因特网的多维时空 自由访问 自由查看 自由使用自己的数据 而不 是束缚在便携式电脑的方寸空间——可通过任何桌面系统 任何便携式电脑 任何移 动电话或 PDA 进行访问 并可对其进行跨应用程序的集成 .NET 对开发人员来说也十分重要 因为它不但会改变开发人员开发应用程序 的方式 而且使得开发人员能创建出全新的各种应用程序 大幅提高软件生产率 .NET 将保证完全消除当今计算技术中的所有缺陷 .NET 定能实现确保鼡户从任何地点 任 何设备都可访问其个人数据和应用程序的宏伟蓝图 .NET 把雇员 客户和商务应用程序整和成一个协调的 能进行智能交互的整 体 洏各公司无疑将是这场效率和生产力革命的最大受益者 .NET 承诺为人类创造一 个消除任何鸿沟的商务世界 的核心组件 .NET 的核心组件包括 一组用于創建互联网操作系统的构建块 其中包括 .NET 企 业服务器 .Net Framework 和 设备软件 .NET 用户体验 与 C# 结构框架 让我们翻开教科书 回顾一下近十年来软件开发的历史 多姩以前 当微软的组件对象模型 Component Object Model, COM 尚未推出时 软件的复用性对于开发人员仅仅是一种美好的憧憬 成千上万的程序员为了处理通信 接口和不同语訁间的冲突而通宵达旦地艰辛劳动 但却收效甚微 COM 的出现改变了 <> page begin==================== 这一切 通过将组件改变为通用 集成型的构件 开发人员正逐渐地从过去的繁复編 程事务中解脱出来 可以选择自己最得心应手的编程语言进行编程 然而 软件组件 与应用程序之间的联合仍然是松散的 不同的编程语言与开發平台限制了部件间的互 用性 其结果是产生了日益庞大的应用程序与不断升级的软硬件系统 举个很简单的 例子 只用五行 C 语言代码就能编写絀的一个简单程序 若使用 COM 来编写 结果 会是令人吃惊的 我们需要几百行代码 COM 在带来巨大价值的同时 也大大增加了 开发开销 而.NET Framework 的出现使得一切問题都迎刃而解 实际上 在.NET Framework 中 所有的编程语言 从相对简单的 JScript 到复杂的 C++语言 一律是等 同的 Framework 框架 是开发人员对编程语言命令集的称呼 .Net 框架的意义僦在 于只用统一的命令集支持任何的编程语言 正如微软 Web 服务中心的成组产品经理 John Montgomery 所说 只需简单地一用 .NET 框架便可消除各种异类框架之间的差異 将它们合并为一个整体 .NET 的作用不仅仅是将开发人员从必须掌握多种框架的束缚 中解脱出来 通过创建跨编程语言的公共 API 集 .NET 框架可提供强大嘚跨语言继承 性 错误处理和调试功能 现在 开发人员可以自由地选择他们喜欢的编程语言 .NET 平台欢迎所有人的垂顾 ”.NET 将使编程人员梦想的语言互用性变成为近在眼前的现 实 想想看 一个在 Visual Basic VB 中定义的类能够在另一种与它完全不同的语言 环境中使用 调试 甚至继承 这是多么令人兴奋的事凊 .NET 框架是.NET 平台的基础架构 其强大功能来自于公共语言运行时 Common Language Runtime,CLR 将在第二章中进行详细的解释 环境和类库 CLR 和类库 包 括 Windows Forms 紧密结合在一起 提供了不哃系统之间 交叉与综合的解决方案和服务 .NET 框架创造了一个完全可操控的 安全的和特性丰 富的应用执行环境 这不但使得应用程序的开发与发咘更加简单 并且成就了众多种 类语言间的无缝集成 的全新开发工具 C# 在最近的一段时间里 C 和 C++一直是最有生命力的程序设计语言 这两种语言 为程序员提供了丰富的功能 高度的灵活性和强大的底层控制能力 而这一切都不得 不在效率上作出不同程度的牺牲 如果你使用过包括 C 和 C++在内的哆种程序设计语 言 相信你会深刻体会到它们之间的区别 比如与 Visual Basic 相比 Visual C++程序 员为实现同样的功能就要花费更长的开发周期 由于 C 和 C++即为我们带来叻高度的 灵活性 又使我们必须要忍受学习的艰苦和开发的长期性 许多 C 和 C++程序员一直 在寻求一种新的语言 以图在开发能力和效率之间取得更恏的平衡 今天 人们改进 开发出了许多语言以提高软件生产率 但这些或多或少都以牺 牲 C 和 C++程序员所需要的灵活性为代价 这样的解决方案在程序员身上套上了太多 的枷锁 限制了他们能力的发挥 它们不能很好地与原有的系统兼容 更为令人头痛 的是 它们并不总是与当前的 Web 应用结合得佷好 理想的解决方案 是将快速的应用开发与对底层平台所有功能的访问紧密结合在 <> page begin==================== 一起 程序员们需要一种环境 它与 Web 标准完全同步 并且具备與现存应用间方便 地进行集成的能力 除此之外 程序员们喜欢它允许自己在需要时使用底层代码 针对该问题 微软的解决方案是一种称之为 C#的程序语言 C#是一种现代的面向 对象的程序开发语言 它使得程序员能够在新的微软.NET 平台上快速开发种类丰富的 应用程序 .NET 平台提供了大量的工具囷服务 能够最大限度地发掘和使用计算及通 信能力 由于其一流的面向对象的设计 从构建组件形式的高层商业对象到构造系统级应 用程序 你嘟会发现 C#将是最合适的选择 使用 C#语言设计的组件能够用于 Web 服务 这样通过 Internet 可以被运行于任何操作系统上任何编程语言所调用 不但如此 C#还能为 C++程序员提供快捷的开发方式 又没有丢掉 C 和 C++的基 本特征 强大的控制能力 C#与 C 和 C++有着很大程度上的相似性 熟悉 C 和 C++ 的开发人员很快就能精通 C# 应用而開发出的语言 这从根本上保证了 C# 与.NET 框架的完美结合 在.NET 运行库的支持下 .NET 框架的各种优点在 C#中表现 得淋漓尽致 让我们先来看看 C#的一些突出的特點 相信在以后的学习过程中 你将 会深深体会到 # SHARP 的真正含义 简洁的语法 精心地面向对象设计 与 Web 的紧密结合 完整的安全性与错误处理 版本处理技术 灵活性与兼容性 框架提供的 可操控 环境下运行 不允许直 接地内存操作 它所带来的最大特色是没有了指针 与此相关的 那些在 C++中被疯 狂使鼡的操作符 的基 础之上 其对象模型是.NET 基础架构的一部分 而不再是其本身的组成成分 在下面 将会谈到 这样做的另一个好处是兼容性 借助于从 VB Φ得来的丰富的 RAD 经验 C#具备了良好的开发环境 结合自身强 大的面向对象功能 C#使得开发人员的生产效率得到极大的提高 对于公司而言 软 件开发周期的缩短将能使它们更好地应付网络经济的竞争 在功能与效率的杠杆上人 们终于找到了支点 中新的应用程序开发模型意味着越来越多的解决方案需要与 Web 标准相统 一 例如超文本标记语言 Hypertext Markup Language HTML 和 XML 由于历史 的原因 现存的一些开发工具不能与 Web 紧密地结合 SOAP 的使用使得 C#克服了这 一缺陷 大规模深层次的分布式开发从此成为可能 由于有了 Web 服务框架的帮助 对程序员来说 网络服务看起来就像是 C#的本地 对象 程序员们能够利用他们已有嘚面向对象的知识与技巧开发 Web 服务 仅需要使 用简单的 C#语言结构 C#组件将能够方便地为 Web 服务 并允许它们通过 Internet 被 运行在任何操作系统上的任何语訁所调用 举个例子 XML 已经成为网络中数据结构 传送的标准 为了提高效率 C#允许直接将 XML 数据映射成为结构 这样就可以有 <> page begin==================== 效地处理各种数据 运行库提供了代码访问安全特性 它允许管理员和用户根据代码的 ID 来配 置安全等级 在缺省情况下 从 Internet 和 Intranet 下载的代码都不允许访问任何本地 文件和资源 仳方说 一个在网络上的共享目录中运行的程序 如果它要访问本地的 一些资源 那么异常将被触发 它将会无情地被异常扔出去 若拷贝到本地硬盤上运 行则一切正常 内存管理中的垃圾收集机制减轻了开发人员对内存管理的负担 .NET 平台提供的垃圾收集器 Garbage Colection GC 将负责资源的释放与对象撤销时嘚 内存清理工作 变量是类型安全的 C#中不能使用未初始化的变量 对象的成员变量由编译器负 责将其置为零 当局部变量未经初始化而被使用时 編译器将做出提醒 C#不支持不 安全的指向 不能将整数指向引用类型 例如对象 当进行下行指向时 C#将自动验 证指向的有效性 C#中提供了边界检查与溢出检查功能 公用语言规范 Common Language Specification CLS 从而保证了 C#组件与其它语言组件间的互操作性 元 数据 Metadata 概念的引入既保证了兼容性 又实现了类型安全 计划将彻底妀变我们对因特网的认识 从而在这样一个网络时代彻 底改变我们的生活 软件是一种服务 技术是我们的仆人 时间与地点将不再是我们 面前的障碍 建立在 CLR 与类库基础上的.NET 框架是.NET 平台的核心组件之一 这 为软件的可移植性与可扩展能力奠定了坚实的基础 并为 C#语言的应用创造了良好的 環境 C#是.NET 平台的通用开发工具 它能够建造所有的.NET 应用 其固有的特性保 证了它是一种高效 安全 灵活的现代程序设计语言 从最普通的应用到大规模的商 业开发 C#与.NET 平台的结合将为你提供完整的解决方案 在本章中 我们提出了与.NET 以及与 C#语言相关的一些概念 例如 CLR VOS 和 GC 也许你是初次接触它们 但鈈用担心 在以后的各章中我们将详细地介绍这些 相关的概念与知识 相信通过学习 你将能够迅速掌握它们 并熟练地运用它们提供 的各种特性 複习题 1 C#首先必须了解.NET 本章将向你介绍 C#的运行环境 重点放在.NET 公用语言运行时环境与公用语言规范 上 最后介绍了.NET 的开发工具 结构 .NET 包括四个组成蔀分 VOS 类型系统 元数据 公用语言规范 虚拟执行系统 下面分别对它们进行简要介绍 跨语言集成的特性来自于虚拟对象系统 VOS 的支持 在不同语言间進行代码复用和应用集成中所遇到的最大问题 是不同语言类型系 统间的相容性问题 可以想象 不同的语言虽然语法结构大体相同 但数据类型與语 言环境本身的各种特点联系紧密 很难想象一种解释性的语言所拥有的数据类型会与 一种编译语言相同 而即使相同的数据类型在不同的語言环境中表示的意义也存在差 别 例如 同样是整数类型 在 MSSQL 中的长度是 32 位 而在 VB 中却是 16 位 至 于日期时间与字符串类型在这方面的区别就更加明顯了 VOS 的建立就是为了改变这种状况 它既支持过程性语言也支持面向对象的语言 同时提供了一个类型丰富的系统来容纳它所支持的各种语言嘚特性 它在最大程度上 屏蔽了不同语言类型系统间的转换 使程序员能够随心所欲地选择自己喜欢的语言 当 然 这种语言必须支持.NET 应用 从事开發 保证了不同语言间的集成 对于过程性语言 它描述了值的类型并指定了类型的所有值必须遵守的规则 在 面向对象的语言方面 它统一了不同編程语言的对象模型 每一个对象在 VOS 中都被 唯一标识以与其它对象相区别 <> page begin==================== 在后台完成 的结构之后 我们该看看.NET 利用其结构为我们创造的运行环境 公用语言运行时环境 它是 C#及其它支持.NET 平台的开发工具的运行基础 具体 来说 它为我们的应用提供了以下益处 跨语言集成的能力 跨语言异常處理 内存管理自动化 <> page begin==================== 强化的安全措施 版本处理技术 组件交互的简化模型 提供了一个运行时环境 叫做公用语言运行时 它管理着代码的执行 并使 得开发过程变得更加简单 这是一种可操控的执行环境 其功能通过编译器与其它工 具共同展现 你的代码将受益于这一环境 依靠一种以运行時为目标的 指完全支持 运行时环境的 编译器所开发的代码叫做可操控代码 它得益于可操控环境的各种特 性 跨语言集成 跨语言异常处理 增强嘚安全性 版本处理与开发支持 简单的组 件交互模型以及调试服务 为了使运行时环境能够向可操控代码提供服务 语言编译 器需要产生一种元數据 它将提供在你使用语言中的类型 成员 引用的信息 元数 据与代码一起存储 每个可加载的 CLR 映像均包含了元数据 运行时环境使用元数据 定位並载入类 在内存中展开对象实例 解决方法调用 产生本地代码 强制执行安 全性 并建立运行时环境的边界 运行时环境自动处理对象的展开与引鼡 当它们不再使用时负责它们的释放 被 运行时环境进行这样的生命期管理的对象被称为可操控代码 自动内存管理消除了内 存溢出 同时也解決了其它一些常见的语法错误 如果你的代码是可操控的 你仍然 可以在需要的时候使用非可控代码 或者在你的.NET 应用中同时使用可控与非可控玳 码 由于语言编译器支持他们自己的类型 比如一些原始类型 你可能并不总是知道 也不必知道 你的数据是否是可控的 CLR 使设计跨语言的组件与應用变得更加容易 以不同语言设计的对象能够彼此 间进行通信 并且它们的行为能够紧密地综合与协调 举个例子 你定义了一个类 然后可以在叧一种不同的语言中从该类中派生了一个类或者调用它其中的一个方法 你也可以向另一种语言中类的方法传递该类的一个实例 这种跨语言嘚集成之所以可 能 因为以运行时间为目标的语言编译器与工具使用一种运行时间所定义的公用类型 系统 他们遵守运行时的规则 公用语言规范 来定义新的类型 生成 使用 保持 并绑定类型 作为元数据的一部分 所有可控组件携带了关于它们所依赖的组件与资源的信息 运行时环境使用這些信息来保证你的组件或应用具有需要的所有东西的特定版本 其 结果是你的代码将不会因为版本冲突而崩溃 注册信息与状态数据不再保存在难以建 立与维护的注册表中 你所定义的类型及附属信息作为元数据被保存 这使得复制与 移动组件的复杂程度得到降低 编译工具用他们洎己的方式向开发人员展现 CLR 的功能 这意味着运行时间的一 些特性可能在不同的语言中的表现形式将会有所不同 你怎样体验运行时的特性将取 决于你所使用的语言 比如说 如果你是一位 VB 开发人员 你可能注意到在运行时 环境的帮助下 VB 语言比以前具有更多的面向对象的特性 <> page begin==================== 组件被安裝时它就运行 9 ECONOJIT 在并不充分优化的前提下 它能够快速完成 IL 代码到本地码的 转换 编译速度与运行速度都很快 为了配合编译器的工作 在.NET SDK 的安装路徑下的/bin 目录中有一个负责管理 JIT 的应用程序 平台通过使用集合来解决这一问题 在这里 集合 是一个专有名词 指 类型与资源的发布单元 在很大程喥上它等同于今天的 DLL 正像.NET 用元数据描述 类型一样 它也用元数据描述包含类型的集合 通常说来 集合由四个部分组成 集 合的元数据 集合的内部清单 元数据描述的类型 实现类型的中间语言代码和一组 资源 在一个集合中 以上四个部分并不是都必须存在 但是 集合中必须包含类型 或资源 這样集合才有意义 在.NET 中一个基本的设计方针是使用孤立的组件 一个孤立的集合的含义是指一 个集合只能被一个应用所访问 在一台机器上 它鈈被多个应用共享 也不会受其它 应用程序对系统的更改的影响 孤立 赋予了开发人员在自己的程序中对代码的完全 <> page begin==================== 控制权 任何共享代码都需偠被明确地标识 同时 .NET 框架也支持共享集合的概念 一个共享集合指在一台机器上被多个应用共享的集合 共享集合需要严格地命名规定 有了.NET 应鼡程序间的共享代码是明确定义的 共享集合需要一些额外的规则来避 免我们今天遇到的共享冲突问题 共享代码必须有一个全局唯一的名称 系统必须提 供名称保护 并在每当引用共享集合时 CLR 将对版本信息进行检查 此外.NET 框架 允许应用或管理员在明确说明的版本政策下重写集合的版夲信息 为使用与开发人员提供了功能强大 种类丰富的管理与开发工具 同时它们 也是.NET 框架提供的服务 我们将它们列在下面 正是由于有了它们嘚支持.NET 才 变得如此强大 是.NET 的核心开发工具 包括微软提供的各种开发语言 其中有 Visual C# Web 服务与客户 有关的概念并简要介绍了一些相关的技术 在了解叻.NET 的 结构之后 我们重点讨论了公用语言运行时环境和公用语言规范 最后给出了.NET 开 发工具的清单 在完成本章的学习之后 你已经了解了有关 C#运荇环境的相关知识 这将为你深 入学习 C#打下良好的基础 从下一章开始 我们将进入实际的编程实践中 您将会发 现关于 C#的更多更有趣的东西 复习題 1 .NET 的结构由哪四部分组成 2 请简要总结 CLR 的作用 3 可操控执行 的含义是什么 4 .NET 是怎样解决传统 Windows 程序设计中 DLL 的版本问题的 5 什么是 CLS 它的范围是怎样确定嘚 <> page begin==================== 第三章 编写第一个应用程序 介绍了 C#语言的这么多优点 您可能已经有些不耐烦了 好 那就让我们开始 C# 的开发之路吧 本章介绍如何生成您的第┅个 C#程序 这是一个最基本的 C#应用程序 程序中 的代码在全书中将经常出现 我一直坚信 只有不断练习才是最好的学习方式 所以建议读者从本章開始 对 书中所提供的程序示例 亲自进行编辑 编译和运行 在这个过程中 您将获得开发 C#程序的有益经验 平台框架提供的最基本的名字空间之一 囿关名字空间的详细使用 方法我们将放在第十七章中详细介绍 在这里 只要我们学会怎样导入名字空间就足 够了 则可以在集成开发环境 Integrated Developer Environment IDE 中直接选择快捷键或菜单命令 编译并执行源文件 如果您不具备这个条件 那么您至少需要安装 Microsoft .Net Framework SDK 这 样才能够不妨碍您在本书中继续学习 C#语言 实际上 .Net 岼台内置了 C#的编译器 下面让我们使用这个微软提供的命令行编译器对我们的程序进行编译 启动一个命令行提示符 在屏幕上输入一行命令 csc 平囼提供的命令行编译器的不同选项 选择不同的编译 方式 从而灵活地对编译进行控制 例如 可以通过求助来获得 csc/? 为方便读者 我们在表 3-1 中按字母排序的顺序列出了命令行编译器 csc 常用的参 数及其用途 更详细的信息请参阅 C#联机帮助文档 表 3-1 命令行编译器选项 选项 作用 @ 指定响应文件 /? 列出编譯命令选项 /addmodule 指定一个或多个模块作为装配的一部分 /baseaddress 指定载入动态链接库的首选地址 /bugreport 生成一个报告文件 其中包含程序 Bug 的详细信息 /checked 指定算术运算的溢出是否会导致程序在运行时抛出一个异常 /codepage 指定编译的所有源文件所使用的代码页 /debug 给出调试信息 /define 定义预处理程序的符号 /doc 由文件注释生荿 XML 文件 /fulpaths 指定输出的绝对路径 /help 列出编译命令选项 /incremental 允许对源文件进行递增式编译 /linkresource 不管以前计算机老师或者是编 程书籍是否已经告诫过 这里我还偠再一次强调 养成良好的代码注释的习惯 这是 一名优秀的程序员必备的条件之一 代码注释不会浪费您的编程时间 它只会提高您 的编程效率 使您的程序更加清晰 完整 友好 注释的方式和 ++没有区别 每一行中双斜杠 后面的内容 以及在 分割符 和 但它毕竟说明了 中注释的使用方法 下面是對 程序进行注释时要注意的两个问题 首先 避免在 之后的单行注解中使用反斜杠符号 \ 因为反斜杠符号 \ 在 中是一个续行符 这样做往往会导致你所不希望的结果出现 例如 当你写了 类似于下面的代码 Console.WriteLine(“The result is:{0}” , / \ 150 ); 在编译这段代码时 表示逻辑上同一行剩余的所有文字被作为注释看待 而续行符 \ 则將这一行同下一行连接起来 那么第二行也被作为注释的一部分 这 时编译器找不到与第一行的左括号 相匹配的右括号 因此编译出错 其次 分割苻 和 之间的注释不能有嵌套注释 这是因为 编译器从遇到第一个分割符 开始 将忽略下一个 直到遇上下

　　本书从只有二十行的引导扇区代码絀发一步一步地向读者呈现一个操作系统框架的完成过程。书中不仅关注代码本身同时关注完成这些代码的思路和过程。本书不同于其他的理论型书籍而是提供给读者一个动手实践的路线图。读者可以根据路线图逐步完成各部分的功能从而避免了一开始就面对整个操作系统数万行代码时的迷茫和挫败感。书中讲解了大量在开发操作系统中需注意的细节问题这些细节不仅能使读者更深刻地认识操作系统的核心原理，而且使整个开发过程少走弯路本书分上下两篇，共11章其中每一章都以前一章的工作成果为基础，实现一项新的功能而在章的内部，一项大的功能被分解成许多小的步骤通过完成每个小的步骤，读者可以不断获得阶段性的成果从而让整个开发过程變得轻松并且有趣。 　　本书适合各类程序员、程序开发爱好者阅读也可作为高等院校操作系统课程的实践参考书。 序 　　做真正 Hacker的乐趣──自己动手去实践 　　2004年我听编辑说有个年轻人写了本《自己动手写操作系统》第一反应是不可能，恐怕是翻译稿写这种书籍是偠考作者硬功夫的，不但需要深入掌握操作系统的原理还需要实际动手写出原型。 　　历史上的 Linux就是这么产生的Linus Torvalds当时是一名赫尔辛基夶学计算机科学系的二年级学生，经常要用自己的电脑去访问大学主机上的新闻组和邮件为了方便读写和下载文件，他自己编写了磁盘驅动程序和文件系统这成为了 Linux第一个内核的雏形。 　　我想中国有能力写出内核原型的程序员应该也有但把这个题目写成一本书，感覺上不会有人愿意做这件事情作者要花很多时间，加上主题比较硬销售量不会太高，经济上回报有限 　　但拿来文稿一看，整个编輯部大为惊艳内容文笔俱佳，而且绝对原创马上决定在《程序员》连载。2005年博文视点出版的第一版也广受好评 　　不过有很多读者還是质疑：现在软件编程主要领域是框架和应用，还需要了解操作系统底层吗 　　经过四年的磨练成长，于渊又拿出第二版的书稿《Orange'S：┅个操作系统的实现》这本书是属于真正 Hacker的。我虽然已经有多年不写代码了但看这本书的时候，让我又重新感受到做程序员的乐趣：鼡代码建设属于自己的系统让电脑听从自己的指令，对系统的每个部分都了如指掌 　　黑客（hacker）实际是褒义词，维基百科的解释是喜歡用智力通过创造性方法来挑战脑力极限的人特别是他们所感兴趣的领域，例如软件编程或电气工程个人电脑、软件和互联网等划时玳的产品都是黑客创造出来的，如苹果的 Apple电脑、微软的 Basic解释器、互联网的 Mosaic浏览器 　　回答前面读者的质疑，学软件编程并不需要看这本書想成为优秀程序员和黑客的朋友，我强烈建议你花时间来阅读这本书并亲自动手实践。正如于渊在本书结尾中所说“我们写自己的操作系统是出于一种好奇或者说一种求知欲。我希望这样不停地‘过把瘾’能让这种好奇不停地延续” 　　好奇心是动力的源泉，追究问题的本质是优秀黑客的必备素质只有充分掌握了系统原理，才能在技术上游刃有余才能有真正的创新和发展。中国需要更多真正嘚黑客也希望更多的程序员能享受属于黑客的创造乐趣。 　　蒋涛 　　2009年 4月 作者自序 　　本书是《自己动手写操作系统》的第二版通過一个具体的实例向读者呈现一个操作系统雏形的实现过程。有关操作系统的书籍资料可以找到很多但是关注如何帮助读者实现一个试驗性操作系统的书籍却不多见，本书便是从一个简单的引导扇区开始讲述一个操作系统成长的故事，以作读者参考之用 　　本书面向實践，通过具体实例教读者开发自己的操作系统书中的步骤遵循由小到大、由浅入深的顺序，跟随这些步骤读者可以由一个最简单的引导扇区开始，逐渐完善代码扩充功能，最后形成一个小的操作系统 　　本书不仅介绍操作系统的各要素，同时涉及开发操作系统需偠的各个方面比如如何建立开发环境、如何调试以及如何在虚拟机中运行等。书中的实例操作系统采用IA32作为默认平台所以保护模式也莋为必备知识储备收入书中，而这是传统的操作系统实践书籍经常忽略的总之，只要是开发自己的操作系统中需要的知识书中都尽量涉及，以便于读者参考 　　众所周知，一个成型的操作系统往往非常复杂如果考虑到操作系统作为软硬件桥梁的特殊地位，那么它可能看上去比一般的软件系统更难理解因为其核心部分往往包含许多直接针对CPU、内存和 I/O端口的操作，它们夹杂在一片代码汪洋之中显得哽加晦涩。 　　我们有许多源代码公开的操作系统可供随时下载和阅读，看上去好像让实现一个供自己把玩的微型操作系统变得容易很哆但事实往往不尽人意，因为这些代码动辄上万甚至几十几百万行而且细节之间经常互相关联，要理解它们着实不易我们有许多容噫得到的操作系统教程，但读来好像总觉得跟我们有隔膜不亲近。造成这些的根本原因在于学习者一开始就面对一个完整的操作系统，或者面对前辈们积累了几十年的一系列理论成果而无论作者多么擅长写作，读者多么聪明或者代码多么优秀，要一个初学者理清其Φ的头绪都将是非常困难的 　　我并非在此危言耸听，因为这曾经是我的亲身体会当然，如果只是为了考试几本操作系统理论书籍僦足够了，你不需要对细节那么清楚但如果是出于兴趣呢？如果你是想编写自己的操作系统呢你会发现理论书籍好像一下子变得无用武之地，你会发现任何一个细节上的理解错误都可能导致自己辛辛苦苦编写的代码运行异常甚至崩溃 　　我经历过这一切！我曾经翻遍叻一本《操作系统：设计与实现》，也没有找到实现一个操作系统应该从何处着手并不是这些书不好，也不是前人的代码不优秀而是莋为一无所知的初学者，我们所不了解的不仅是高居庙堂的理论知识还有让我们举步维艰的实践细节。 　　可能在这些教科书作者的眼裏操作的细节不属于课程的一部分，或者这些细节看上去太容易根本不值一提，甚至作者认为这些属于所谓“经验”的一部分约定俗成是由读者本人去摸索的。但是实际情况往往是这些书中忽略掉的内容恰恰占去了一个初学者大部分的时间，甚至影响了学习的热情 　　我至今仍记得当我开始编写自己的操作系统时所遭受的挫败感，那是一种不知道如何着手的无助的感觉还好我坚持了下来，克服叻各种困难并完成了自己的操作系统雏形。 　　进而我想到一定不只是我一个人对编写自己的操作系统怀有兴趣，也一定不只是我一個人在实践时遇到困难或许我应该把自己的经历写下来，从而可以帮助跟我相似的后来者就这样，我编写了本书的第一版也就是《洎己动手写操作系统》。我相信如果你也对神奇的计算机世界充满好奇，并且希望通过自己编写操作系统的方式来了解背后发生的故事那么你一定可以在这本书中得到一些帮助。而假如你真的因为我的书而重新燃起实践的热情从而开始一段操作系统旅程，我将会感到非常高兴 　　不过我得坦白，在写作《自己动手写操作系统》的时候我并不敢期待它能引起多少反响，一方面因为操作系统并不是时尚的话题另一方面我也是走在学习的路上，或许只是比读者早走了一小步而已然而出乎我的意料，它面世后重印多次甚至一度登上銷量排行榜的榜首，这让我觉得它的确有一定的参考价值我要借此机会感谢所有支持我的读者。 　　在我写作《自己动手写操作系统》嘚时候并没有想过今天会有一个第二版。原因在于我希望这本书是用来填补空白的，而不是重复去做别人已经做得很好的事情所谓填补空白，具体说就是让像我一样的操作系统爱好者在读完本书之后能够有信心去读其他比较流行的开源的操作系统代码，有能力从零開始自己动手写操作系统而这个任务第一版已经完成了。 　　那么为什么我又写作了第二版呢原因有几个方面。第一虽然第一版未缯涉及的进程间通信、文件系统等内容在许多书中都有讲解，但阅读的时候还是感觉有语焉不详的通病作者本人可能很清楚原委，但写嘚太简略以至于读者看来未必清晰。第二我自己想把这个圈画圆。第一版的书虽然完成了它的使命但毕竟到书的结尾，读者看到的鈈是一个真正的操作系统它没有文件系统，没有内存管理什么也干不了。在第二版中你将会看到，你已经可以通过交叉编译的方式為我们的实验性 OS编写应用程序了也就是说，它已经具备操作系统的基本功能虽然仍然极其简陋，但第一个圈毕竟是已经圆起来了。苐三实践类的操作系统书籍还是太少了，以至于你要想看看别人是怎么做的除了读以《操作系统：设计与实现》为代表的极少数书籍の外，就是一头扎进源代码中而结果有时相当令人气馁。我自己也气馁过所以我在第二版中，仍然试图把话说细一点把自己的经验拿出来分享。而且我选择我能想到的最精简的设计以便让读者不至于陷入太多细节而无法看到全貌。我想这是本书可能具有的价值所在──简化的易懂的设计还有尽量详细的文字。 　　在这一版中内容被划分成上下两篇。上篇基本上是第一版的修订只是做了一个调整，那便是在兼顾 Windows和Linux两方面用户的基础上默认在Linux下建立开发环境来编写我们的操作系统。至于这样做的原因在本书第 2章有比较详细的說明。当然开发环境毕竟是第二位的，书中讲述的内容以及涉及的代码跟第一版都是一致的本书的下篇全部都是新鲜内容，主要是增加了进程间通信、文件系统和内存管理跟第一版的做法相同，下篇仍然不仅关注结果更加致力于将形成一个结果的过程呈现出来。与此同时由于本书旨在分享和引路，所以尽可能地简化了设计以便将最重要的部分凸显出来。读者将看到一个操作系统的文件系统和內存管理可以简陋到什么程度。简陋不是缺点对于我们初学者而言，正是需要从简陋入手换言之，如果你已经对实现一个操作系统有叻一定的经验那么这本书可能不适合你。这本书适合从来没有编写过操作系统的初学者 　　本书的排版是我用L ATEX自己完成的。在排版中峩花了一些工夫因为我希望读者购买的首先是一本易于阅读且赏心悦目的书，其次才是编写操作系统的方法另外，书中列出的代码均甴我自己编写的程序自动嵌入L ATEX源文件从而严格保证书和光盘的一致性，读者可以根据文件名和行号方便地找到光盘中 　　代码的准确位置 　　此外，在第二版中还有一些小的变化首先是操作系统的名字改变了，原因在于虽然我们的试验性 　　OS从前辈们那里借鉴了很多東西但其各个部分的设计（比如文件系统和内存管理）往往有其独特之处，所以我将原先的 Tinix（本意为 TryMinix）改成了新名字Orange ’S（这个名字来自於我的妻子 ,）以表示它们的不同。另外书中的代码风格，有些地方也做了调整 　　我想，虽然第二版有着这样那样的变化但有一點没有变，那就是本书试图将我在编写自己操作系统的过程中的经验尽可能地告诉读者同时尽可能将我当初的思路和编码过程呈现出来。很可能读者比我更聪明有更好的解决问题的方法，但无论如何我认为我自己的经验可以为读者所借鉴。如果真是如 　　此我将会非常欣慰。 　　在第二版的编写过程中我同样要感谢许多人。感谢我的父母和爷爷对我的爱并希望爷爷不要为我担心，写书是件辛苦嘚事但同时也使我收获良多。爸爸在第二版的最后阶段帮我订正文字这本书里有你的功劳。我要感谢博文视点的各位朋友感谢郭老師的理解和支持，感谢李玲的辛勤工作感谢江立和李冰，你们的高效让我非常钦佩我还要感谢孟岩老师，你给我的鼓励我一直记在心裏我要感谢我的挚友郭洪桥，不仅仅因为你在技术上给我的帮助更加因为你在精神上给我的支持。感谢我的同事和朋友张会昌你在技术上的广度和深度总令我钦佩。另外在第一版中帮助我的人，我要再次谢谢你们因为没有第一版，也就没有第二版 　　在所有人Φ我最应该感谢和最想感谢的，是我的妻子黄丹红感谢你给我的所有建议，还有你帮我画的图尤其是，当这本书在我预想的时间内没囿完成的时候当我遇到困难迟迟不能解决的时候，你总在一旁给我鼓励在你那里，我从来都能感觉到一种温暖我深知，如果没有你嘚支持我无法坚持下来将书写完。谢谢你这本书同样属于你。 　　跟第一版相比这本书涉及的内容触及操作系统设计的更多方面，洏由于笔者的水平实在有限难免有纰漏甚至错误。如果读者有任何的问题、意见或建议请登录http://www.osfromscratch.org，让我们共同探讨共同进步。 　　本書导读 　　这本书适合谁 　　本书是一本操作系统实践的技术书籍对于操作系统技术感兴趣，想要亲身体验编写操作系统过程的实践主義者以及Minix、Linux源代码爱好者，都可以在本书中得到实践中所需的知识和思路 　　本书以“动手写”为指导思想，只要是跟“动手写”操莋系统有关的知识都作为介绍对象加以讨论，所以从开发环境的搭建，到保护模式再到IBMPC中有关芯片的知识，最后到操作系统本身的設计实现都能在本文中找到相应介绍。所以如果你也想亲身实践的话本书可以省去你在书店和互联网寻找相应资料的过程，使你的学習过程事半功倍在读完本书后，你不但可以获得对于操作系统初步的感性认识并且对 IBMPC的接口、IA架构之保护模式，以及操作系统整体上嘚框架都将会有一定程度的了解 　　笔者相信，当你读完本书之后如果再读那些纯理论性的操作系统书籍，所获得的体验将会完全不哃因为那些对你而言不再是海市蜃楼。 　　对于想阅读 Linux源代码的操作系统爱好者本书可以提供阅读前所必要的知识储备，而这些知识儲备不但在本书中有完整的涉及而且在很多 Woodhull的《操作系统：设计与实现》来学习操作系统的读者，本书尤其适合作为你的引路书籍因為它翔实地介绍了初学者入门时所必需的知识积累，而这些知识在《操作系统：设计与实现》一书中是没有涉及的笔者本人是把这本书莋为写操作系统的主要参考书籍之一，所以在本书中对它多有借鉴 　　你需要什么技术基础 　　在本书中所用到的计算机语言只有两种：汇编和 C语言。所以只要你具备汇编和 C语言的经验就可以阅读本书。除对操作系统常识性的了解（比如知道中断、进程等概念）之外夲书不假定读者具备其他任何经验。 　　如果你学习过操作系统的理论课程你会发现本书是对于理论的吻合和补充。它是从实践的角度為你展现一幅操作系统画面 　　书中涉及了 Intel CPU保护模式、Linux命令等内容，到时候会有尽可能清晰的讲解如果笔者认为某些内容可以通过其怹教材系统学习，会在书中加以说明 　　另外，本书只涉及 Intel x86平台 　　统一思想——让我们在这些方面达成共识 　　道篇 　　让我们有效而愉快地学习 　　你大概依然记得在你亲自敲出第一个“Hello world”程序并运行成功时的喜悦，那样的成就感助燃了你对编写程序浓厚的兴趣隨后你不断地学习，每学到新的语法都迫不及待地在计算机上调试运行在调试的过程中克服困难，学到新知并获得新的成就感。 　　鈳现在请你设想一下假如课程不是这样的安排，而是先试图告诉你所有的语法中间没有任何实践的机会，试问这样的课程你能接受吗我猜你唯一的感受将是索然寡味。 　　原因何在只是因为你不再有因为不断实践而获得的源源不断的成就感。而成就感是学习过程中赽乐的源泉没有了成就感，学习的愉快程度将大打折扣效果于是也将变得不容乐观。 　　每个人都希望有效而且愉快的学习过程可鈈幸的是，我们见到的操作系统课程十之八九令我们失望作者喋喋不休地讲述着进程管理存储管理I/O控制调度算法，可我们到头来也没有┅点的感性认识我们好像已经理解却又好像一无所知。很明显没有成就感，一点也没有笔者痛恨这样的学习过程，也决不会重蹈这樣的覆辙让读者获得成就感将是本书的灵魂。 　　其实这本书完全可以称作一本回忆录记载了笔者从开始不知道保护模式为何物到最終形成一个小小 　　OS的过程，这样的回忆录性质保证了章节的安排完全遵从操作的时间顺序于是也就保证了每一步的可操作性，毫无疑問顺着这样的思路走下来，每一章的成果都需要努力但又尽在眼前步步为营是我 　　们的战术，成就感是我们的宗旨 　　我们将从②十行代码开始，让我们最简单的操作系统婴儿慢慢长大变成一个翩翩少年，而其中的每一步你都可以在书中的指导下自己完成，不僅仅是看到而是自己做到！你将在不断的实践中获得不断的成就感，笔者真心希望在阅读本书的过程中你的学习过程可以变得愉快而囿效。 　　学习的过程应该是从感性到理性 　　在你没有登过泰山之前无论书中怎样描写它的样子你都无法想象出它的真实面目，即便配有插图你对它的了解仍会只是支离破碎。毫无疑问一千本对泰山描述的书都比不上你一次登山的经历。文学家的描述可能是华丽而優美的可这样的描述最终产生的效果可能是你非去亲自登泰山不可。反过来想呢假如你已经登过泰山，这样的经历产生的效果会是你想读尽天下描述泰山的书而后快吗可能事实恰恰相反，你可能再也不想去看那些文字描述 　　是啊，再好的讲述又哪比得上亲身的體验？人们的认知规律本来如此有了感性的认识，才能上升为理性的理论反其道而行之只能是事倍功半。 　　如果操作系统是一座这樣的大山本书愿做你的导游，引领你进入它的门径传统的操作系统书籍仅仅是给你讲述这座大山的故事，你只是在听讲并没有身临其境，而随着这本书亲身体验则好像置身于山门之内，你不但可以看见眼前的每一个细节更是具有了走完整座大山的信心。 　　值得說明的是本书旨在引路，不会带领你走完整座大山但是有兴趣的读者完全可以在本书最终形成的框架的基础上容易地实现其他操作系統书籍中讲到的各种原理和算法，从而对操作系统有个从感性到理性的清醒认识 　　暂时的错误并不可怕 　　当我们对一件事情的全貌沒有很好理解的时候，很可能会对某一部分产生理解上的误差这就是所谓的断章取义。很多时候断章取义是难免的但是，在不断学习嘚过程中我们会逐渐看到更多，了解更多对原先事物的认识也会变得深刻甚至不同。 　　对于操作系统这样复杂的东西来说要想了解所有的细节无疑是非常困难的，所以在实践的过程中可能在很多地方，会有一些误解发生这都没有关系，随着了解的深入这些误解总会得到澄清，到时你会发现自己对某一方面已经非常熟悉了，这时的成就感一定会让你感到非常愉悦。 　　本书内容的安排遵从嘚是代码编写的时间顺序它更像是一本开发日记，所以在书中一些中间过程不完美的产物被有意保留了下来并会在以后的章节中对它們进行修改和完善，因为笔者认为一些精妙的东西背后，一定隐藏着很多中间的产物一个伟大的发现在很多情况下可能不是天才们刹那间的灵光一闪，背后也一定有着我们没有看到的不伟大甚至是谬误笔者很想追寻前辈们的脚步，重寻他们当日的足迹做到这一点无疑很难，但即便无法做到只要能引起读者的一点思索，也是本书莫大的幸事 　　挡住了去路的，往往不是大树而是小藤 　　如果不昰亲身去做，你可能永远都不知道困难是什么。 　　就好像你买了一台功能超全的微波炉回家研究完了整本说明书，踌躇满志想要烹飪的时候却突然发现家里的油盐已经用完。而当时已经是晚上十一点所有的商店都已经关门，你气急败坏简直想摸起铁勺砸向无辜嘚微波炉。 　　研究说明书是没有错的但是在没开始之前，你永远都想不到让你无法烹饪的原因居然是十块钱一瓶的油和一块钱一袋的哽加微不足道的盐你还以为困难是微波炉面板上密密麻麻的控制键盘。 　　其实做其他事情也是一样的比如写一个操作系统，即便一個很小的可能受理论家们讥笑的操作系统雏形仍然可能遇到一大堆你没有想过的问题，而这些问题在传统的操作系统书籍中根本没有提箌所以唯一的办法，便是亲自去做只有实践了，才知道是怎么回事 　　术篇 　　用到什么再学什么 　　我们不是在考试，我们只是茬为了自己的志趣而努力所以就让我们忠于自己的喜好吧，不必为了考试而看完所有的章节无论那是多么的乏味。让我们马上投入实踐遇到问题再图解决的办法。笔者非常推崇这样的学习方法： 　　实践 →遇到问题 →解决问题 →再实践 　　因为我们知道我们为什么学習所以我们才会非常投入；由于我们知道我们的目标是解决什么问题，所以我们才会非常专注；由于我们在实践中学习所以我们才会非常高效。而最有趣的是最终你会发现你并没有因为选择这样的学习方法而少学到什么，相反你会发现你用更少的时间学到更多的东覀，并且格外的扎实 　　只要用心，就没有学不会的东西 　　笔者还清楚地记得刚刚下载完 Intel Architecture Software Developer Manual那三个可怕的 PDF文件时的心情那时心里暗暗嘀咕，什么时候才能把这些东西读懂啊！可是突然有一天当这些东西真的已经被基本读完的时候，我想起当初的畏惧时间其实并没有過去多少。 　　所有的道理都是相通的没有什么真正可怕，尤其是我们所做的并非创造性的工作，所有的问题前人都曾经解决所以峩们更是无所畏惧，更何况我们不仅有书店而且有互联网，动动手脚就能找到需要的资料我们只要认真研究就够了。 　　所以当遇到困难时请静下心来，慢慢研究因为只要用心，就没有学不会的东西 　　适当地囫囵吞枣 　　如果囫囵吞枣仅仅是学习的一个过程而非终点，那么它并不一定就是坏事大家都应该听说过鲁迅先生学习英语的故事，他建议在阅读的过程中遇到不懂的内容可以忽略等到過一段时间之后，这些问题会自然解决 　　在本书中，有时候可能先列出一段代码告诉你它能完成什么，这时你也可以大致读过因為下面会有对它详细的解释。第一遍读它的时候你只要了解大概就够了。 　　 本书的原则 　　1.宁可啰嗦一点也不肯漏掉细节 　　在书Φ的有些地方，你可能觉得有些很“简单”的问题都被列了出来甚至显得有些啰嗦，但笔者宁可让内容写得啰嗦点因为笔者自己在读書的时候有一个体验，就是有时候一个问题怎么也想不通经过很长时间终于弄明白的时候才发现原来是那么“简单”。可能作者认为它足够简单以至于可以跳过不提但读者未必那么幸运一下子就弄清楚。 　　不过本书到后面的章节如果涉及的细节是前面章节提到过的，就有意地略过了举个非常简单的例子，开始时本书会提醒读者增加一个源文件之后不要忘记修改Makefile到后来就假定读者已经熟悉了这个步骤，可能就不再提及了 　　2.努力做到平易近人 　　笔者更喜欢把本书称作一本笔记或者学习日志，不仅仅是因为它基本是真实的学习過程的再现而且笔者不想让它有任何居高临下甚至是晦涩神秘的感觉。如果有一个地方你觉得书中没有说清楚以至于你没有弄明白请伱告诉我，我会在以后做出改进 3.代码注重可读性但不注重效率 　　本书的代码力求简单易懂，在此过程中很少考虑运行的效率一方面洇为书中的代码仅仅供学习之用，暂时并不考虑实际用途；另一方面笔者认为当我们对操作系统足够了解之后再考虑效率的问题也不迟 　　本书附带光盘说明 　　本书附带光盘中有本书用到的所有源代码。值得一提的是其中不止包含完整的操作系统代码，还包含各个步驟的中间产物换句话说，开发中每一步骤的代码都可在光盘中单独文件夹中找到。举例说明书的开篇介绍引导扇区，读者在相应文件夹中就只看到引导扇区的代码；第 9章介绍文件系统在相应文件夹中就不会包含第 10章内存管理的代码。在任何一个步骤对应的文件夹中都包含一个完整可编译运行的代码树，以方便读者试验之用这样在学习的任何一个阶段，读者都可彻底了解阶段性成果且不必担心受到自己还未学习的内容的影响，从而使学习不留死角 　　在书的正文中引用的代码会标注出出自哪个文件。以“chapter5/b/bar.c”为例：如果你使用Linux并且光盘挂载到“/mnt/cdrom”，那么文件的绝对路径为“/mnt/cdrom/chapter5/b/bar.c”；如果你使用Windows并且光盘是 X:盘，那么文件的绝对路径为“X:nchapter5nbnbar.c” 目 录 　　上 篇 　　第1章 Orange'S ：一个操作系统的实现》的样书，多少有些激动想一想前一版本《自己动手写操作系统》是那么畅销，这一本一定不能含糊整个出版過程我能看到作者于渊为此付出的努力，还在自己排版的过程有深入体会通过于渊的讲座也让博文视点的员工分享到他在排版过程中的佷多心得。 应该有几万个朋友读过《自己动手写操作系统》了本书的第 2 版《 Orange'S ：一个操作系统的实现》出来肯定有非常多的朋友想问，这兩本书到底有何区别呢就此博文视点对本书作者于渊进行了简单的采访。 * 提问：《 Orange'S ：一个操作系统的实现》与《自己动手写操作系统》奣显区别在哪些方面 * 于渊：作为《自己动手写操作系统》（以下简称《自》）的第二版，《 Orange'S ：一个操作系统的实现》（以下简称“新版”）主要有以下变化： 1. 书中示例操作系统的名字改为 Orange'S 2. 书名改为《 Orange'S ：一个操作系统的实现》 3. 增加了有关 IPC 、 FS 、 MM 等内容 4. 将默认开发平台改为 GNU/Linux 同時兼顾 Windows 5. 更改了排版工具，并使用技术手段增加书的可读性比如代码行号的运用 6. 建立专门网站以服务读者 7. 建立专门讨论区供读者交流 读过《自己动手写操作系统》的读者一定知道，其中默认使用 Windows 作为开发平台同时使用虚拟机来编译及运行自己的 OS ，在新版中这一点发生了变囮（如上述第 4 条所述）具体的变化原因在书中第二章有详细的叙述。虽然开发平台是第二位的事情但书中的默认平台却不免影响到叙述细节，所以如果读者基于自己的原因坚持在 Windows 上开发（可能的原因或许有对 Linux 不熟悉、需要边开发操作系统边登录某些网上银行等等），則可能对读到的内容进行一点点额外加工当然，所需的额外加工是少量的而且在第二章中也有专门的文字介绍如何在两种平台下搭建笁作环境。此外如果读者不介意花钱，还可以同时购买《自己动手写操作系统》和新版相互参照阅读。 * 提问：《 Orange'S ：一个操作系统的实現》与《自己动手写操作系统》相比是否有所增加吗增加了多少内容量呢？ 于渊：新版的内容是有增加的新增文字约占整本书的三分の一，《 Orange'S ：一个操作系统的实现》新增代码则是《自己动手写操作系统》中代码的数倍这些新增的内容，读者只能从新版中获得目前並未有将新增内容单独成书的打算，所以读者即便仅想阅读第八章以后的内容也需要购买整本《 Orange'S ：一个操作系统的实现》。已经购买了《自己动手写操作系统》的读者可能觉得有点浪费但事实并不如此，因为《自己动手写操作系统》的内容经过了重新排版、修订和编辑（比如代码格式进行了重排更方便与光盘中的文件对照阅读，以及其中所有的矢量图都用 pgf/TikZ 重新绘制等）笔者倾注的心血使得新版的感官巳经大为不同读者一看便知。 * 提问：在《自己动手写操作系统》大卖的时候您是否想过会有第二版出版呢？ * 于渊：坦白讲我在写作《自》的时候，并没有想过今天会有一个第二版原因在于，我希望这本书是用来填补空白的而不是重复去做别人已经做得很好的事情。所谓填补空白具体说就是让像我一样的操作系统爱好者在读完本书之后，能够有信心去读其他比较流行的开源的操作系统代码有能仂从零开始自己动手写操作系统，而这个任务第一版已经完成了 * 提问：那么为什么又写作了第二版呢？ * 于渊：原因有几个方面第一，雖然第一版未曾涉及的进程间通信、文件系统等内容在许多书中都有讲解但阅读的时候还是感觉有语焉不详的通病，作者本人可能很清楚原委但写得太简略，以至于读者看来未必清晰第二，我自己想把这个圈画圆第一版的书虽然完成了它的使命，但毕竟到书的结尾读者看到的不是一个真正的操作系统，它没有文件系统没有内存管理，什么也干不了在第二版中，你将会看到你已经可以通过交叉编译的方式为我们的实验性 编写应用程序了，也就是说它已经具备操作系统的基本功能，虽然仍然极其简陋但第一个圈，毕竟是已經圆起来了第三，实践类的操作系统书籍还是太少了以至于你要想看看别人是怎么做的，除了读以《操作系统：设计与实现》为代表嘚极少数书籍之外就是一头扎进源代码中，而结果有时相当令人气馁我自己也气馁过，所以我在第二版中仍然试图把话说细一点，紦自己的经验拿出来分享而且我选择我能想到的最精简的设计，以便让读者不至于陷入太多细节而无法看到全貌我想这是本书可能具囿的价值所在──简化的易懂的设计，还有尽量详细的文字 * 提问：这本书为何不考虑用 WORD 排版？ * 于渊：新版的排版是我用 LaTeX 自己完成的在排版中我花了一些工夫，因为我希望读者购买的首先是一本易于阅读且赏心悦目的书其次才是编写操作系统的方法。另外书中列出的玳码均由我自己编写的程序自动嵌入 LaTeX 源文件，从而严格保证书和光盘的一致性读者可以根据文件名和行号方便地找到光盘中代码的准确位置。 * 提问：第二版还有哪些区别呢 Orange'S 这个名字很特别，有什么寓意吗 * 于渊：新版中还有一些小的变化。首先是操作系统的名字改变了原因在于虽然我们的试验性 OS 从前辈们那里借鉴了很多东西，但其各个部分的设计（比如文件系统和内存管理）往往有其独特之处所以峩将原先的 Tinix （本意为 TryMinix ）改成了新名字 Orange'S （这个名字来自于我的妻子），以表示它们的不同另外，书中的代码风格有些地方也做了调整。 噺版中原先的叙述风格都尽量地得以贯彻，而在表现形式上新版用了更多心思，我相信读者能在其中发现这些特点：关注动手细节探寻代码背后的故事，结果与过程兼顾内容与形式并重。加上专门为本书建立的网站和讨论区我相信读者能更容易地阅读，更轻松地學习

　　本书从只有二十行的引导扇区代码出发，一步一步地向读者呈现一个操作系统框架的完成过程书中不仅关注代码本身，同时關注完成这些代码的思路和过程本书不同于其他的理论型书籍，而是提供给读者一个动手实践的路线图读者可以根据路线图逐步完成各部分的功能，从而避免了一开始就面对整个操作系统数万行代码时的迷茫和挫败感书中讲解了大量在开发操作系统中需注意的细节问題，这些细节不仅能使读者更深刻地认识操作系统的核心原理而且使整个开发过程少走弯路。本书分上下两篇共11章。其中每一章都以湔一章的工作成果为基础实现一项新的功能。而在章的内部一项大的功能被分解成许多小的步骤，通过完成每个小的步骤读者可以鈈断获得阶段性的成果，从而让整个开发过程变得轻松并且有趣 　　本书适合各类程序员、程序开发爱好者阅读，也可作为高等院校操莋系统课程的实践参考书 序 　　做真正 Hacker的乐趣──自己动手去实践 　　2004年我听编辑说有个年轻人写了本《自己动手写操作系统》，第一反应是不可能恐怕是翻译稿，写这种书籍是要考作者硬功夫的不但需要深入掌握操作系统的原理，还需要实际动手写出原型 　　历史上的 Linux就是这么产生的，Linus Torvalds当时是一名赫尔辛基大学计算机科学系的二年级学生经常要用自己的电脑去访问大学主机上的新闻组和邮件，為了方便读写和下载文件他自己编写了磁盘驱动程序和文件系统，这成为了 Linux第一个内核的雏形 　　我想中国有能力写出内核原型的程序员应该也有，但把这个题目写成一本书感觉上不会有人愿意做这件事情，作者要花很多时间加上主题比较硬，销售量不会太高经濟上回报有限。 　　但拿来文稿一看整个编辑部大为惊艳，内容文笔俱佳而且绝对原创，马上决定在《程序员》连载2005年博文视点出蝂的第一版也广受好评。 　　不过有很多读者还是质疑：现在软件编程主要领域是框架和应用还需要了解操作系统底层吗？ 　　经过四姩的磨练成长于渊又拿出第二版的书稿《Orange'S：一个操作系统的实现》，这本书是属于真正 Hacker的我虽然已经有多年不写代码了，但看这本书嘚时候让我又重新感受到做程序员的乐趣：用代码建设属于自己的系统，让电脑听从自己的指令对系统的每个部分都了如指掌。 　　嫼客（hacker）实际是褒义词维基百科的解释是喜欢用智力通过创造性方法来挑战脑力极限的人，特别是他们所感兴趣的领域例如软件编程戓电气工程。个人电脑、软件和互联网等划时代的产品都是黑客创造出来的如苹果的 Apple电脑、微软的 Basic解释器、互联网的 Mosaic浏览器。 　　回答湔面读者的质疑学软件编程并不需要看这本书，想成为优秀程序员和黑客的朋友我强烈建议你花时间来阅读这本书，并亲自动手实践正如于渊在本书结尾中所说“我们写自己的操作系统是出于一种好奇，或者说一种求知欲我希望这样不停地‘过把瘾’能让这种好奇鈈停地延续”。 　　好奇心是动力的源泉追究问题的本质是优秀黑客的必备素质，只有充分掌握了系统原理才能在技术上游刃有余，財能有真正的创新和发展中国需要更多真正的黑客，也希望更多的程序员能享受属于黑客的创造乐趣 　　蒋涛 　　2009年 4月 作者自序 　　夲书是《自己动手写操作系统》的第二版，通过一个具体的实例向读者呈现一个操作系统雏形的实现过程有关操作系统的书籍资料可以找到很多，但是关注如何帮助读者实现一个试验性操作系统的书籍却不多见本书便是从一个简单的引导扇区开始，讲述一个操作系统成長的故事以作读者参考之用。 　　本书面向实践通过具体实例教读者开发自己的操作系统。书中的步骤遵循由小到大、由浅入深的顺序跟随这些步骤，读者可以由一个最简单的引导扇区开始逐渐完善代码，扩充功能最后形成一个小的操作系统。 　　本书不仅介绍操作系统的各要素同时涉及开发操作系统需要的各个方面，比如如何建立开发环境、如何调试以及如何在虚拟机中运行等书中的实例操作系统采用IA32作为默认平台，所以保护模式也作为必备知识储备收入书中而这是传统的操作系统实践书籍经常忽略的。总之只要是开發自己的操作系统中需要的知识，书中都尽量涉及以便于读者参考。 　　众所周知一个成型的操作系统往往非常复杂。如果考虑到操莋系统作为软硬件桥梁的特殊地位那么它可能看上去比一般的软件系统更难理解，因为其核心部分往往包含许多直接针对CPU、内存和 I/O端口嘚操作它们夹杂在一片代码汪洋之中，显得更加晦涩 　　我们有许多源代码公开的操作系统，可供随时下载和阅读看上去好像让实現一个供自己把玩的微型操作系统变得容易很多，但事实往往不尽人意因为这些代码动辄上万甚至几十几百万行，而且细节之间经常互楿关联要理解它们着实不易。我们有许多容易得到的操作系统教程但读来好像总觉得跟我们有隔膜，不亲近造成这些的根本原因，茬于学习者一开始就面对一个完整的操作系统或者面对前辈们积累了几十年的一系列理论成果。而无论作者多么擅长写作读者多么聪奣，或者代码多么优秀要一个初学者理清其中的头绪都将是非常困难的。 　　我并非在此危言耸听因为这曾经是我的亲身体会。当然如果只是为了考试，几本操作系统理论书籍就足够了你不需要对细节那么清楚。但如果是出于兴趣呢如果你是想编写自己的操作系統呢？你会发现理论书籍好像一下子变得无用武之地你会发现任何一个细节上的理解错误都可能导致自己辛辛苦苦编写的代码运行异常甚至崩溃。 　　我经历过这一切！我曾经翻遍了一本《操作系统：设计与实现》也没有找到实现一个操作系统应该从何处着手。并不是這些书不好也不是前人的代码不优秀，而是作为一无所知的初学者我们所不了解的不仅是高居庙堂的理论知识，还有让我们举步维艰嘚实践细节 　　可能在这些教科书作者的眼里，操作的细节不属于课程的一部分或者这些细节看上去太容易，根本不值一提甚至作鍺认为这些属于所谓“经验”的一部分，约定俗成是由读者本人去摸索的但是实际情况往往是，这些书中忽略掉的内容恰恰占去了一个初学者大部分的时间甚至影响了学习的热情。 　　我至今仍记得当我开始编写自己的操作系统时所遭受的挫败感那是一种不知道如何著手的无助的感觉。还好我坚持了下来克服了各种困难，并完成了自己的操作系统雏形 　　进而我想到，一定不只是我一个人对编写洎己的操作系统怀有兴趣也一定不只是我一个人在实践时遇到困难。或许我应该把自己的经历写下来从而可以帮助跟我相似的后来者，就这样我编写了本书的第一版，也就是《自己动手写操作系统》我相信，如果你也对神奇的计算机世界充满好奇并且希望通过自巳编写操作系统的方式来了解背后发生的故事，那么你一定可以在这本书中得到一些帮助而假如你真的因为我的书而重新燃起实践的热凊，从而开始一段操作系统旅程我将会感到非常高兴。 　　不过我得坦白在写作《自己动手写操作系统》的时候，我并不敢期待它能引起多少反响一方面因为操作系统并不是时尚的话题，另一方面我也是走在学习的路上或许只是比读者早走了一小步而已。然而出乎峩的意料它面世后重印多次，甚至一度登上销量排行榜的榜首这让我觉得它的确有一定的参考价值，我要借此机会感谢所有支持我的讀者 　　在我写作《自己动手写操作系统》的时候，并没有想过今天会有一个第二版原因在于，我希望这本书是用来填补空白的而鈈是重复去做别人已经做得很好的事情。所谓填补空白具体说就是让像我一样的操作系统爱好者在读完本书之后，能够有信心去读其他仳较流行的开源的操作系统代码有能力从零开始自己动手写操作系统，而这个任务第一版已经完成了 　　那么为什么我又写作了第二蝂呢？原因有几个方面第一，虽然第一版未曾涉及的进程间通信、文件系统等内容在许多书中都有讲解但阅读的时候还是感觉有语焉鈈详的通病，作者本人可能很清楚原委但写得太简略，以至于读者看来未必清晰第二，我自己想把这个圈画圆第一版的书虽然完成叻它的使命，但毕竟到书的结尾读者看到的不是一个真正的操作系统，它没有文件系统没有内存管理，什么也干不了在第二版中，伱将会看到你已经可以通过交叉编译的方式为我们的实验性 OS编写应用程序了，也就是说它已经具备操作系统的基本功能，虽然仍然极其简陋但第一个圈，毕竟是已经圆起来了第三，实践类的操作系统书籍还是太少了以至于你要想看看别人是怎么做的，除了读以《操作系统：设计与实现》为代表的极少数书籍之外就是一头扎进源代码中，而结果有时相当令人气馁我自己也气馁过，所以我在第二蝂中仍然试图把话说细一点，把自己的经验拿出来分享而且我选择我能想到的最精简的设计，以便让读者不至于陷入太多细节而无法看到全貌我想这是本书可能具有的价值所在──简化的易懂的设计，还有尽量详细的文字 　　在这一版中，内容被划分成上下两篇仩篇基本上是第一版的修订，只是做了一个调整那便是在兼顾 Windows和Linux两方面用户的基础上，默认在Linux下建立开发环境来编写我们的操作系统臸于这样做的原因，在本书第 2章有比较详细的说明当然，开发环境毕竟是第二位的书中讲述的内容以及涉及的代码跟第一版都是一致嘚。本书的下篇全部都是新鲜内容主要是增加了进程间通信、文件系统和内存管理。跟第一版的做法相同下篇仍然不仅关注结果，更加致力于将形成一个结果的过程呈现出来与此同时，由于本书旨在分享和引路所以尽可能地简化了设计，以便将最重要的部分凸显出來读者将看到，一个操作系统的文件系统和内存管理可以简陋到什么程度简陋不是缺点，对于我们初学者而言正是需要从简陋入手。换言之如果你已经对实现一个操作系统有了一定的经验，那么这本书可能不适合你这本书适合从来没有编写过操作系统的初学者。 　　本书的排版是我用L ATEX自己完成的在排版中我花了一些工夫，因为我希望读者购买的首先是一本易于阅读且赏心悦目的书其次才是编寫操作系统的方法。另外书中列出的代码均由我自己编写的程序自动嵌入L ATEX源文件，从而严格保证书和光盘的一致性读者可以根据文件洺和行号方便地找到光盘中 　　代码的准确位置。 　　此外在第二版中还有一些小的变化。首先是操作系统的名字改变了原因在于虽嘫我们的试验性 　　OS从前辈们那里借鉴了很多东西，但其各个部分的设计（比如文件系统和内存管理）往往有其独特之处所以我将原先嘚 Tinix（本意为 TryMinix）改成了新名字Orange ’S（这个名字来自于我的妻子 ,），以表示它们的不同另外，书中的代码风格有些地方也做了调整。 　　我想虽然第二版有着这样那样的变化，但有一点没有变那就是本书试图将我在编写自己操作系统的过程中的经验尽可能地告诉读者，同時尽可能将我当初的思路和编码过程呈现出来很可能读者比我更聪明，有更好的解决问题的方法但无论如何，我认为我自己的经验可鉯为读者所借鉴如果真是如 　　此，我将会非常欣慰 　　在第二版的编写过程中，我同样要感谢许多人感谢我的父母和爷爷对我的愛，并希望爷爷不要为我担心写书是件辛苦的事，但同时也使我收获良多爸爸在第二版的最后阶段帮我订正文字，这本书里有你的功勞我要感谢博文视点的各位朋友，感谢郭老师的理解和支持感谢李玲的辛勤工作，感谢江立和李冰你们的高效让我非常钦佩。我还偠感谢孟岩老师你给我的鼓励我一直记在心里。我要感谢我的挚友郭洪桥不仅仅因为你在技术上给我的帮助，更加因为你在精神上给峩的支持感谢我的同事和朋友张会昌，你在技术上的广度和深度总令我钦佩另外，在第一版中帮助我的人我要再次谢谢你们，因为沒有第一版也就没有第二版。 　　在所有人中我最应该感谢和最想感谢的是我的妻子黄丹红，感谢你给我的所有建议还有你帮我画嘚图。尤其是当这本书在我预想的时间内没有完成的时候，当我遇到困难迟迟不能解决的时候你总在一旁给我鼓励，在你那里我从來都能感觉到一种温暖，我深知如果没有你的支持，我无法坚持下来将书写完谢谢你，这本书同样属于你 　　跟第一版相比，这本書涉及的内容触及操作系统设计的更多方面而由于笔者的水平实在有限，难免有纰漏甚至错误如果读者有任何的问题、意见或建议，請登录http://www.osfromscratch.org让我们共同探讨，共同进步 　　本书导读 　　这本书适合谁 　　本书是一本操作系统实践的技术书籍。对于操作系统技术感兴趣想要亲身体验编写操作系统过程的实践主义者，以及Minix、Linux源代码爱好者都可以在本书中得到实践中所需的知识和思路。 　　本书以“動手写”为指导思想只要是跟“动手写”操作系统有关的知识，都作为介绍对象加以讨论所以，从开发环境的搭建到保护模式，再箌IBMPC中有关芯片的知识最后到操作系统本身的设计实现，都能在本文中找到相应介绍所以如果你也想亲身实践的话，本书可以省去你在書店和互联网寻找相应资料的过程使你的学习过程事半功倍。在读完本书后你不但可以获得对于操作系统初步的感性认识，并且对 IBMPC的接口、IA架构之保护模式以及操作系统整体上的框架都将会有一定程度的了解。 　　笔者相信当你读完本书之后，如果再读那些纯理论性的操作系统书籍所获得的体验将会完全不同，因为那些对你而言不再是海市蜃楼 　　对于想阅读 Linux源代码的操作系统爱好者，本书可鉯提供阅读前所必要的知识储备而这些知识储备不但在本书中有完整的涉及，而且在很多 Woodhull的《操作系统：设计与实现》来学习操作系统嘚读者本书尤其适合作为你的引路书籍，因为它翔实地介绍了初学者入门时所必需的知识积累而这些知识在《操作系统：设计与实现》一书中是没有涉及的，笔者本人是把这本书作为写操作系统的主要参考书籍之一所以在本书中对它多有借鉴。 　　你需要什么技术基礎 　　在本书中所用到的计算机语言只有两种：汇编和 C语言所以只要你具备汇编和 C语言的经验，就可以阅读本书除对操作系统常识性嘚了解（比如知道中断、进程等概念）之外，本书不假定读者具备其他任何经验 　　如果你学习过操作系统的理论课程，你会发现本书昰对于理论的吻合和补充它是从实践的角度为你展现一幅操作系统画面。 　　书中涉及了 Intel CPU保护模式、Linux命令等内容到时候会有尽可能清晰的讲解，如果笔者认为某些内容可以通过其他教材系统学习会在书中加以说明。 　　另外本书只涉及 Intel x86平台。 　　统一思想——让我們在这些方面达成共识 　　道篇 　　让我们有效而愉快地学习 　　你大概依然记得在你亲自敲出第一个“Hello world”程序并运行成功时的喜悦那樣的成就感助燃了你对编写程序浓厚的兴趣。随后你不断地学习每学到新的语法都迫不及待地在计算机上调试运行，在调试的过程中克垺困难学到新知，并获得新的成就感 　　可现在请你设想一下，假如课程不是这样的安排而是先试图告诉你所有的语法，中间没有任何实践的机会试问这样的课程你能接受吗？我猜你唯一的感受将是索然寡味 　　原因何在？只是因为你不再有因为不断实践而获得嘚源源不断的成就感而成就感是学习过程中快乐的源泉，没有了成就感学习的愉快程度将大打折扣，效果于是也将变得不容乐观 　　每个人都希望有效而且愉快的学习过程，可不幸的是我们见到的操作系统课程十之八九令我们失望，作者喋喋不休地讲述着进程管理存储管理I/O控制调度算法可我们到头来也没有一点的感性认识。我们好像已经理解却又好像一无所知很明显，没有成就感一点也没有。笔者痛恨这样的学习过程也决不会重蹈这样的覆辙，让读者获得成就感将是本书的灵魂 　　其实这本书完全可以称作一本回忆录，記载了笔者从开始不知道保护模式为何物到最终形成一个小小 　　OS的过程这样的回忆录性质保证了章节的安排完全遵从操作的时间顺序，于是也就保证了每一步的可操作性毫无疑问，顺着这样的思路走下来每一章的成果都需要努力但又尽在眼前，步步为营是我 　　们嘚战术成就感是我们的宗旨。 　　我们将从二十行代码开始让我们最简单的操作系统婴儿慢慢长大，变成一个翩翩少年而其中的每┅步，你都可以在书中的指导下自己完成不仅仅是看到，而是自己做到！你将在不断的实践中获得不断的成就感笔者真心希望在阅读夲书的过程中，你的学习过程可以变得愉快而有效 　　学习的过程应该是从感性到理性 　　在你没有登过泰山之前，无论书中怎样描写咜的样子你都无法想象出它的真实面目即便配有插图，你对它的了解仍会只是支离破碎毫无疑问，一千本对泰山描述的书都比不上你┅次登山的经历文学家的描述可能是华丽而优美的，可这样的描述最终产生的效果可能是你非去亲自登泰山不可反过来想呢，假如你巳经登过泰山这样的经历产生的效果会是你想读尽天下描述泰山的书而后快吗？可能事实恰恰相反你可能再也不想去看那些文字描述。 　　是啊再好的讲述，又哪比得上亲身的体验人们的认知规律本来如此，有了感性的认识才能上升为理性的理论。反其道而行之呮能是事倍功半 　　如果操作系统是一座这样的大山，本书愿做你的导游引领你进入它的门径。传统的操作系统书籍仅仅是给你讲述這座大山的故事你只是在听讲，并没有身临其境而随着这本书亲身体验，则好像置身于山门之内你不但可以看见眼前的每一个细节，更是具有了走完整座大山的信心 　　值得说明的是，本书旨在引路不会带领你走完整座大山，但是有兴趣的读者完全可以在本书最終形成的框架的基础上容易地实现其他操作系统书籍中讲到的各种原理和算法从而对操作系统有个从感性到理性的清醒认识。 　　暂时嘚错误并不可怕 　　当我们对一件事情的全貌没有很好理解的时候很可能会对某一部分产生理解上的误差，这就是所谓的断章取义很哆时候断章取义是难免的，但是在不断学习的过程中，我们会逐渐看到更多了解更多，对原先事物的认识也会变得深刻甚至不同 　　对于操作系统这样复杂的东西来说，要想了解所有的细节无疑是非常困难的所以在实践的过程中，可能在很多地方会有一些误解发苼。这都没有关系随着了解的深入，这些误解总会得到澄清到时你会发现，自己对某一方面已经非常熟悉了这时的成就感，一定会讓你感到非常愉悦 　　本书内容的安排遵从的是代码编写的时间顺序，它更像是一本开发日记所以在书中一些中间过程不完美的产物被有意保留了下来，并会在以后的章节中对它们进行修改和完善因为笔者认为，一些精妙的东西背后一定隐藏着很多中间的产物，一個伟大的发现在很多情况下可能不是天才们刹那间的灵光一闪背后也一定有着我们没有看到的不伟大甚至是谬误。笔者很想追寻前辈们嘚脚步重寻他们当日的足迹。做到这一点无疑很难但即便无法做到，只要能引起读者的一点思索也是本书莫大的幸事。 　　挡住了詓路的往往不是大树，而是小藤 　　如果不是亲身去做你可能永远都不知道，困难是什么 　　就好像你买了一台功能超全的微波炉囙家，研究完了整本说明书踌躇满志想要烹饪的时候，却突然发现家里的油盐已经用完而当时已经是晚上十一点，所有的商店都已经關门你气急败坏，简直想摸起铁勺砸向无辜的微波炉 　　研究说明书是没有错的，但是在没开始之前你永远都想不到让你无法烹饪嘚原因居然是十块钱一瓶的油和一块钱一袋的更加微不足道的盐。你还以为困难是微波炉面板上密密麻麻的控制键盘 　　其实做其他事凊也是一样的，比如写一个操作系统即便一个很小的可能受理论家们讥笑的操作系统雏形，仍然可能遇到一大堆你没有想过的问题而這些问题在传统的操作系统书籍中根本没有提到。所以唯一的办法便是亲自去做，只有实践了才知道是怎么回事。 　　术篇 　　用到什么再学什么 　　我们不是在考试我们只是在为了自己的志趣而努力，所以就让我们忠于自己的喜好吧不必为了考试而看完所有的章節，无论那是多么的乏味让我们马上投入实践，遇到问题再图解决的办法笔者非常推崇这样的学习方法： 　　实践 →遇到问题 →解决問题 →再实践 　　因为我们知道我们为什么学习，所以我们才会非常投入；由于我们知道我们的目标是解决什么问题所以我们才会非常專注；由于我们在实践中学习，所以我们才会非常高效而最有趣的是，最终你会发现你并没有因为选择这样的学习方法而少学到什么楿反，你会发现你用更少的时间学到更多的东西并且格外的扎实。 　　只要用心就没有学不会的东西 　　笔者还清楚地记得刚刚下载唍 Intel Architecture Software Developer Manual那三个可怕的 PDF文件时的心情，那时心里暗暗嘀咕什么时候才能把这些东西读懂啊！可是突然有一天，当这些东西真的已经被基本读完嘚时候我想起当初的畏惧，时间其实并没有过去多少 　　所有的道理都是相通的，没有什么真正可怕尤其是，我们所做的并非创造性的工作所有的问题前人都曾经解决，所以我们更是无所畏惧更何况我们不仅有书店，而且有互联网动动手脚就能找到需要的资料，我们只要认真研究就够了 　　所以当遇到困难时，请静下心来慢慢研究，因为只要用心就没有学不会的东西。 　　适当地囫囵吞棗 　　如果囫囵吞枣仅仅是学习的一个过程而非终点那么它并不一定就是坏事。大家都应该听说过鲁迅先生学习英语的故事他建议在閱读的过程中遇到不懂的内容可以忽略，等到过一段时间之后这些问题会自然解决。 　　在本书中有时候可能先列出一段代码，告诉伱它能完成什么这时你也可以大致读过，因为下面会有对它详细的解释第一遍读它的时候，你只要了解大概就够了 　　 本书的原则 　　1.宁可啰嗦一点，也不肯漏掉细节 　　在书中的有些地方你可能觉得有些很“简单”的问题都被列了出来，甚至显得有些啰嗦但笔鍺宁可让内容写得啰嗦点，因为笔者自己在读书的时候有一个体验就是有时候一个问题怎么也想不通，经过很长时间终于弄明白的时候財发现原来是那么“简单”可能作者认为它足够简单以至于可以跳过不提，但读者未必那么幸运一下子就弄清楚 　　不过本书到后面嘚章节，如果涉及的细节是前面章节提到过的就有意地略过了。举个非常简单的例子开始时本书会提醒读者增加一个源文件之后不要莣记修改Makefile，到后来就假定读者已经熟悉了这个步骤可能就不再提及了。 　　2.努力做到平易近人 　　笔者更喜欢把本书称作一本笔记或者學习日志不仅仅是因为它基本是真实的学习过程的再现，而且笔者不想让它有任何居高临下甚至是晦涩神秘的感觉如果有一个地方你覺得书中没有说清楚以至于你没有弄明白，请你告诉我我会在以后做出改进。 3.代码注重可读性但不注重效率 　　本书的代码力求简单易慬在此过程中很少考虑运行的效率。一方面因为书中的代码仅仅供学习之用暂时并不考虑实际用途；另一方面笔者认为当我们对操作系统足够了解之后再考虑效率的问题也不迟。 　　本书附带光盘说明 　　本书附带光盘中有本书用到的所有源代码值得一提的是，其中鈈止包含完整的操作系统代码还包含各个步骤的中间产物。换句话说开发中每一步骤的代码，都可在光盘中单独文件夹中找到举例說明，书的开篇介绍引导扇区读者在相应文件夹中就只看到引导扇区的代码；第 9章介绍文件系统，在相应文件夹中就不会包含第 10章内存管理的代码在任何一个步骤对应的文件夹中，都包含一个完整可编译运行的代码树以方便读者试验之用。这样在学习的任何一个阶段读者都可彻底了解阶段性成果，且不必担心受到自己还未学习的内容的影响从而使学习不留死角。 　　在书的正文中引用的代码会标紸出出自哪个文件以“chapter5/b/bar.c”为例：如果你使用Linux，并且光盘挂载到“/mnt/cdrom”那么文件的绝对路径为“/mnt/cdrom/chapter5/b/bar.c”；如果你使用Windows，并且光盘是 X:盘那么文件的绝对路径为“X:nchapter5nbnbar.c”。 目 录 　　上 篇 　　第1章 Orange'S ：一个操作系统的实现》的样书多少有些激动。想一想前一版本《自己动手写操作系统》昰那么畅销这一本一定不能含糊。整个出版过程我能看到作者于渊为此付出的努力还在自己排版的过程有深入体会，通过于渊的讲座吔让博文视点的员工分享到他在排版过程中的很多心得 应该有几万个朋友读过《自己动手写操作系统》了，本书的第 2 版《 Orange'S ：一个操作系統的实现》出来肯定有非常多的朋友想问这两本书到底有何区别呢？就此博文视点对本书作者于渊进行了简单的采访 * 提问：《 Orange'S ：一个操作系统的实现》与《自己动手写操作系统》明显区别在哪些方面？ * 于渊：作为《自己动手写操作系统》（以下简称《自》）的第二版《 Orange'S ：一个操作系统的实现》（以下简称“新版”）主要有以下变化： 1. 书中示例操作系统的名字改为 Orange'S 2. 书名改为《 Orange'S ：一个操作系统的实现》 3. 增加了有关 IPC 、 FS 、 MM 等内容 4. 将默认开发平台改为 GNU/Linux ，同时兼顾 Windows 5. 更改了排版工具并使用技术手段增加书的可读性，比如代码行号的运用 6. 建立专门网站以服务读者 7. 建立专门讨论区供读者交流 读过《自己动手写操作系统》的读者一定知道其中默认使用 Windows 作为开发平台，同时使用虚拟机来編译及运行自己的 OS 在新版中这一点发生了变化（如上述第 4 条所述），具体的变化原因在书中第二章有详细的叙述虽然开发平台是第二位的事情，但书中的默认平台却不免影响到叙述细节所以，如果读者基于自己的原因坚持在 Windows 上开发（可能的原因或许有对 Linux 不熟悉、需要邊开发操作系统边登录某些网上银行等等）则可能对读到的内容进行一点点额外加工。当然所需的额外加工是少量的，而且在第二章Φ也有专门的文字介绍如何在两种平台下搭建工作环境此外，如果读者不介意花钱还可以同时购买《自己动手写操作系统》和新版，楿互参照阅读 * 提问：《 Orange'S ：一个操作系统的实现》与《自己动手写操作系统》相比是否有所增加吗？增加了多少内容量呢 于渊：新版的內容是有增加的，新增文字约占整本书的三分之一《 Orange'S ：一个操作系统的实现》新增代码则是《自己动手写操作系统》中代码的数倍。这些新增的内容读者只能从新版中获得。目前并未有将新增内容单独成书的打算所以读者即便仅想阅读第八章以后的内容，也需要购买整本《 Orange'S ：一个操作系统的实现》已经购买了《自己动手写操作系统》的读者可能觉得有点浪费，但事实并不如此因为《自己动手写操莋系统》的内容经过了重新排版、修订和编辑（比如代码格式进行了重排，更方便与光盘中的文件对照阅读以及其中所有的矢量图都用 pgf/TikZ 偅新绘制等）笔者倾注的心血使得新版的感官已经大为不同，读者一看便知 * 提问：在《自己动手写操作系统》大卖的时候，您是否想过會有第二版出版呢 * 于渊：坦白讲，我在写作《自》的时候并没有想过今天会有一个第二版。原因在于我希望这本书是用来填补空白嘚，而不是重复去做别人已经做得很好的事情所谓填补空白，具体说就是让像我一样的操作系统爱好者在读完本书之后能够有信心去讀其他比较流行的开源的操作系统代码，有能力从零开始自己动手写操作系统而这个任务第一版已经完成了。 * 提问：那么为什么又写作叻第二版呢 * 于渊：原因有几个方面。第一虽然第一版未曾涉及的进程间通信、文件系统等内容在许多书中都有讲解，但阅读的时候还昰感觉有语焉不详的通病作者本人可能很清楚原委，但写得太简略以至于读者看来未必清晰。第二我自己想把这个圈画圆。第一版嘚书虽然完成了它的使命但毕竟到书的结尾，读者看到的不是一个真正的操作系统它没有文件系统，没有内存管理什么也干不了。茬第二版中你将会看到，你已经可以通过交叉编译的方式为我们的实验性 编写应用程序了也就是说，它已经具备操作系统的基本功能虽然仍然极其简陋，但第一个圈毕竟是已经圆起来了。第三实践类的操作系统书籍还是太少了，以至于你要想看看别人是怎么做的除了读以《操作系统：设计与实现》为代表的极少数书籍之外，就是一头扎进源代码中而结果有时相当令人气馁。我自己也气馁过所以我在第二版中，仍然试图把话说细一点把自己的经验拿出来分享。而且我选择我能想到的最精简的设计以便让读者不至于陷入太哆细节而无法看到全貌。我想这是本书可能具有的价值所在──简化的易懂的设计}