兩年前，甲子跟我提起，他在考慮寫(xiě)一本講述計(jì)算機(jī)程序基本工作原理的書(shū)，由于代碼背后的許多細(xì)節(jié)現(xiàn)在難以找到完整而又實(shí)用的資料，因此，系統(tǒng)性地講述這些技術(shù)要素一定非常有意義。這是我非常感興趣的話題，因?yàn)樽罱鼛啄陙?lái)，我每次給學(xué)生講課或作技術(shù)報(bào)告時(shí)，經(jīng)常會(huì)提到程序背后的一些細(xì)節(jié)知識(shí)，而當(dāng)有人請(qǐng)我推薦一些參考資料時(shí)，我很難想得出有什么恰當(dāng)?shù)膮⒖紩?shū)可供學(xué)習(xí)。我自己也曾想過(guò)要寫(xiě)一點(diǎn)這方面的書(shū)，只是一直下不了決心做這件事情。甲子的提議讓我意識(shí)到，寫(xiě)這樣一本書(shū)的機(jī)會(huì)來(lái)了。于是，我們認(rèn)真規(guī)劃了書(shū)的選題。按我的建議，這應(yīng)該是三卷本的書(shū)，每卷獨(dú)立，合起來(lái)成一體系。第一卷是基礎(chǔ)篇，介紹程序的基本運(yùn)行過(guò)程，即是您現(xiàn)在看到的這本書(shū)。其他兩卷還需要時(shí)日和機(jī)緣。
　　在過(guò)去兩年中，我曾經(jīng)以“Inside Windows Programs”為題在多所高校作過(guò)報(bào)告，旨在介紹Windows程序背后的一些支撐技術(shù)。對(duì)于正在學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)或軟件專業(yè)的學(xué)生，或者正在從事軟件開(kāi)發(fā)的工程師們，我認(rèn)為理解這些支撐技術(shù)是很有必要的。試想，即使一個(gè)簡(jiǎn)單的“Hello World!”程序，也依賴于背后的輸入輸出庫(kù)（或流庫(kù)）及系統(tǒng)提供的模塊，這種依賴性已經(jīng)成為現(xiàn)代軟件在操作系統(tǒng)環(huán)境下運(yùn)行的一個(gè)必要條件。然而，有關(guān)這些支撐技術(shù)的系統(tǒng)性資料卻少而又少，雖然Internet上并不缺乏任何一方面的細(xì)節(jié)信息，但是，能將程序的編譯和運(yùn)行過(guò)程所涉及的各種技術(shù)全面地串連起來(lái)介紹的，卻尚未有先例。
　　甲子曾經(jīng)在2006年夏天跟我實(shí)習(xí)過(guò)兩個(gè)月，他幫我搭建了一個(gè)在Windows已有體系結(jié)構(gòu)下將交換空間重定向到遠(yuǎn)程機(jī)器物理內(nèi)存的原型系統(tǒng)。完成這一系統(tǒng)并非易事，而且甲子事前并無(wú)Windows內(nèi)核編程經(jīng)驗(yàn)，但是，他憑借扎實(shí)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件功底，成功地打通了從頁(yè)面錯(cuò)誤（page fault）異常例程到遠(yuǎn)程機(jī)器內(nèi)存管理器之間的數(shù)據(jù)通路。在這一段實(shí)習(xí)經(jīng)歷中，我不僅看到了他駕馭代碼和系統(tǒng)的能力，也感受到他做事認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度。因此，當(dāng)他提出要寫(xiě)一本介紹程序基礎(chǔ)的書(shū)時(shí)，我認(rèn)為他是非常合適的人選�？紤]到寫(xiě)書(shū)的艱巨性，他推薦石凡同學(xué)加入進(jìn)來(lái)，這才有了我們?nèi)齻�(gè)人的組合。我原先擔(dān)心寫(xiě)作的進(jìn)度，畢竟寫(xiě)這樣一本書(shū)需要大量的時(shí)間投入。幸運(yùn)的是，在甲子和石凡的不懈努力下，這本書(shū)終于面市了。
　　本書(shū)講解的內(nèi)容，涉及在Windows和Linux兩個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)上，一個(gè)應(yīng)用程序在編譯、鏈接和運(yùn)行時(shí)刻所發(fā)生的各種事項(xiàng)，包括：代碼指令是如何保存的，庫(kù)文件如何與應(yīng)用程序代碼靜態(tài)鏈接，應(yīng)用程序如何被裝載到內(nèi)存中并開(kāi)始運(yùn)行，動(dòng)態(tài)鏈接如何實(shí)現(xiàn)，C/C++運(yùn)行庫(kù)如何工作，以及操作系統(tǒng)提供的系統(tǒng)服務(wù)是如何被調(diào)用的。每個(gè)技術(shù)專題都配備了大量圖示和代碼實(shí)例，力求將復(fù)雜的機(jī)制以簡(jiǎn)潔的形式表達(dá)出來(lái)。本書(shū)最后還提供了一個(gè)小巧且跨平臺(tái)的C/C++運(yùn)行庫(kù)MiniCRT，綜合展示了與運(yùn)行庫(kù)相關(guān)的各種技術(shù)。
　　關(guān)于寫(xiě)作這本書(shū)的功勞，我不敢掠美。在創(chuàng)作之初，包括擬定提綱及甄選內(nèi)容方面，我跟甲子有過(guò)認(rèn)真而細(xì)致的討論；在寫(xiě)作過(guò)程中，我對(duì)甲子和石凡的初稿提出過(guò)一些建議，尤其在表述方面，同時(shí)我也協(xié)助他們與編輯進(jìn)行了溝通和交流。對(duì)于正文的內(nèi)容，我并無(wú)實(shí)質(zhì)性的貢獻(xiàn)，但基于我對(duì)甲子和石凡兩位年輕人的了解，我相信他們自身的技術(shù)實(shí)踐功底，以及足夠的技術(shù)闡釋能力。我期待這本書(shū)能夠真正地提升程序員的自我修養(yǎng)，讓程序員總是生活在“知其然，更知其所以然”的代碼曼妙中。
　　最后，我要感謝這本書(shū)的四位編輯，他們是何艷、方舟、劉鐵鋒和陳元玉，謝謝他們?yōu)檫@本書(shū)付出的努力。還要感謝博文視點(diǎn)團(tuán)隊(duì)的負(fù)責(zé)人周筠女士，謝謝她給予兩位年輕作者的扶持和關(guān)愛(ài)。
　　潘愛(ài)民
　　2009年2月于北京微軟
　　七、作者序2
　　兩年前，我在浙江大學(xué)的一著名BBS的C++板塊上擔(dān)任版主，而俞甲子則是板上的資深版友（以及前版主）。那時(shí)候我對(duì)鏈接裝載、運(yùn)行庫(kù)等內(nèi)容比較感興趣，自己摸索著在博客上寫(xiě)了一篇關(guān)于鏈接的入門(mén)文章，而這就是一切的開(kāi)始。
　　我猜想俞甲子可能對(duì)寫(xiě)這么一本書(shū)早有想法，看到我的文章正好找到了同路人。他找到了我和潘愛(ài)民老師，我們一拍即合，就開(kāi)始了這長(zhǎng)達(dá)兩年的寫(xiě)作歷程�？紤]到當(dāng)時(shí)俞甲子已經(jīng)在鏈接部分有了相當(dāng)?shù)姆e累，因此我不得不放棄我最有興趣的一部分轉(zhuǎn)而在運(yùn)行環(huán)境上做文章。我把glibc和msvcrt的源代碼翻了個(gè)底朝天，了解到了許多平時(shí)不可能接觸到的內(nèi)幕和技術(shù)細(xì)節(jié)。事實(shí)上，這基本是一個(gè)現(xiàn)學(xué)現(xiàn)賣(mài)的過(guò)程，我一邊學(xué)習(xí)著新的知識(shí)，一邊把新知識(shí)組織整理寫(xiě)成文字。讀者在看某些章節(jié)的時(shí)候，會(huì)發(fā)現(xiàn)這些章節(jié)的講解過(guò)程就是一個(gè)源代碼的挖掘過(guò)程，這實(shí)際上也就是我的學(xué)習(xí)過(guò)程。學(xué)習(xí)研究他人的代碼是枯燥而耗時(shí)的，我很高興能夠做這樣一個(gè)先行者，將我的經(jīng)驗(yàn)寫(xiě)進(jìn)書(shū)里，讓讀者能夠避免重復(fù)勞動(dòng)，直接獲得其中的經(jīng)驗(yàn)和關(guān)鍵技術(shù)。
　　本書(shū)所講的內(nèi)容不是活躍在當(dāng)今IT舞臺(tái)上的高新技術(shù)，也不是雄踞計(jì)算機(jī)某個(gè)領(lǐng)域的王牌霸主，而是默默服務(wù)于所有計(jì)算機(jī)應(yīng)用的掃地僧。也許閱讀本書(shū)不能夠直接在平時(shí)學(xué)習(xí)工作中的生產(chǎn)力上得到體現(xiàn)，但了解計(jì)算機(jī)的臺(tái)前幕后會(huì)對(duì)讀者產(chǎn)生潛移默化的影響。當(dāng)你的程序無(wú)法啟動(dòng)的時(shí)候，你可能會(huì)在腦海里多設(shè)想一種可能性；當(dāng)你的代碼鏈接失敗的時(shí)候，你可能會(huì)更快地意識(shí)到問(wèn)題的所在；當(dāng)你的程序發(fā)生非法操作的時(shí)候，你可能不至于面對(duì)微軟的錯(cuò)誤報(bào)告毫無(wú)頭緒。有人總愛(ài)用“時(shí)效性”評(píng)價(jià)當(dāng)今的IT技術(shù)。仿佛一項(xiàng)技術(shù)的生存期就只有幾年。我不能說(shuō)這樣的想法是錯(cuò)誤的，如今的技術(shù)的確在飛速地更替和發(fā)展。但是本書(shū)所講的技術(shù)，大多是成型在十年前，乃至二十年前，它們是整個(gè)計(jì)算機(jī)行業(yè)技術(shù)的根本，也幾乎是現(xiàn)在所有計(jì)算機(jī)應(yīng)用的基礎(chǔ)。在當(dāng)今的計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)生根本性變革之前，這些技術(shù)還將繼續(xù)存在并保持活力。
　　我很榮幸能夠有機(jī)會(huì)和讀者分享這些技術(shù)，但寫(xiě)作水平有限（我在語(yǔ)文課上歷來(lái)不是個(gè)好學(xué)生），最終在文字和結(jié)構(gòu)上頗有缺憾，只能在這里說(shuō)一聲抱歉。在這里要感謝我小學(xué)、初中和高中的語(yǔ)文老師，謝謝你們當(dāng)初對(duì)我的教導(dǎo)，盡管最終可能辜負(fù)了你們的希望。感謝潘老師、博文視點(diǎn)的編輯及所有支持我們的朋友們，謝謝你們對(duì)我們的幫助。最后要感謝我的父母，沒(méi)有你們，我永遠(yuǎn)不可能走到今天這一步。
　　石凡
　　2009年2月于杭州
　　八、作者序3
　　CPU體系結(jié)構(gòu)、匯編、C語(yǔ)言（包括C++）和操作系統(tǒng)，永遠(yuǎn)都是編程大師們的護(hù)身法寶，就如同少林寺的《易筋經(jīng)》，是最為上乘的武功；學(xué)會(huì)了《易筋經(jīng)》，你將無(wú)所不能，任你創(chuàng)造武功；學(xué)會(huì)了編程“易筋經(jīng)”，大師們可以任意開(kāi)發(fā)操作系統(tǒng)、編譯器，甚至是開(kāi)發(fā)一種新的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言！
　　——佚名
　　
　　念書(shū)的時(shí)候，作為標(biāo)準(zhǔn)的愛(ài)好技術(shù)的宅男，每天掃一遍各大高校BBS的技術(shù)版面，基本好比一日三餐一樣平常。我對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)方面的口味很雜，從匯編版到C++到Linux內(nèi)核開(kāi)發(fā)、Linux應(yīng)用開(kāi)發(fā)、游戲開(kāi)發(fā)、網(wǎng)絡(luò)、編程語(yǔ)言、體系結(jié)構(gòu)、移動(dòng)開(kāi)發(fā)、開(kāi)源閉源我都會(huì)參上一腳。
　　我始終認(rèn)為技術(shù)優(yōu)劣取決于需求，與很多持有“編程語(yǔ)言血統(tǒng)論”的程序開(kāi)發(fā)者不同，我不認(rèn)為C++或Java本身有什么直接可比性，或者OOP與函數(shù)式編程誰(shuí)優(yōu)誰(shuí)劣，我始終堅(jiān)持認(rèn)為作為開(kāi)發(fā)者，MOP（Market/Money Oriented Programming）才是唯一不變的編程范式。于是我往往不參與那些技術(shù)、平臺(tái)、語(yǔ)言教派之間的宗教戰(zhàn)爭(zhēng)，這種論戰(zhàn)基本上每周都會(huì)有，我很佩服論戰(zhàn)各方見(jiàn)多識(shí)廣、旁征博引、高屋建瓴的論斷，但我往往只是灌灌水調(diào)節(jié)一下思緒。相反，我很關(guān)注一些與語(yǔ)言、平臺(tái)等相對(duì)獨(dú)立的基本的系統(tǒng)概念方面的問(wèn)題，這些問(wèn)題比較具體，也比較實(shí)用，比如：
　　為什么程序是從main開(kāi)始執(zhí)行？
　　“malloc分配的空間是連續(xù)的嗎？”
　　“PE/ELF文件里面存的是什么？”
　　“我想寫(xiě)一個(gè)不需要操作系統(tǒng)可以直接在硬件上跑的程序該怎么做？”
　　“目標(biāo)文件是什么？鏈接又是什么？”
　　“為什么這段程序鏈接時(shí)報(bào)錯(cuò)？”
　　“句柄到底是什么東西？”
　　這些問(wèn)題看似很簡(jiǎn)單但實(shí)際上有很多值得深入挖掘的地方，比如第一個(gè)問(wèn)題圍繞著main函數(shù)執(zhí)行前后可以延伸出一大堆問(wèn)題：程序入口、運(yùn)行庫(kù)初始化、全局/靜態(tài)對(duì)象構(gòu)造析構(gòu)、靜態(tài)和動(dòng)態(tài)鏈接時(shí)程序的初始化和裝載等。我們把這些問(wèn)題歸結(jié)起來(lái)，發(fā)現(xiàn)主要是三個(gè)很大的而且連貫的主題，那就是“鏈接、裝載和庫(kù)”。
　　事實(shí)上，現(xiàn)在市面上和網(wǎng)絡(luò)上能找到的計(jì)算機(jī)技術(shù)方面的書(shū)籍和資料中，什么都很齊全，唯獨(dú)關(guān)于這三個(gè)主題的討論十分稀缺，即使能找到一些也是猶如殘缺的典籍，不僅不完整而且很多已經(jīng)過(guò)時(shí)了。關(guān)于現(xiàn)在通用的Windows和Linux平臺(tái)的鏈接、裝載及PE/ELF文件的詳細(xì)分析，實(shí)在很少見(jiàn)。這個(gè)領(lǐng)域中，最為完整、也最為權(quán)威的莫過(guò)于John R. Levine的《Linkers & Loaders》，這本書(shū)我也前前后后通讀了好幾遍，雖然它對(duì)鏈接和裝載方面的描述較為完整，但是過(guò)于理論化，對(duì)于實(shí)際的系統(tǒng)機(jī)制描述則過(guò)于簡(jiǎn)略。
　　我始終認(rèn)為對(duì)于一個(gè)問(wèn)題比較好的描述方式，是由一個(gè)很小很簡(jiǎn)單的問(wèn)題或示例入手，層層剝開(kāi)深入挖掘，不僅探究每個(gè)機(jī)制“怎么做”，而且要理解它們“為什么這樣做”，力求深入淺出、圖文并茂，盡力把每一步細(xì)節(jié)都呈現(xiàn)給讀者。這是我一貫的想法，也是我們?cè)诒緯?shū)中努力試圖達(dá)到的效果。
　　第一次有想寫(xiě)這樣一本書(shū)的念頭是在2006年底，當(dāng)時(shí)我正在念研一，想起未來(lái)還有一年多漫長(zhǎng)而又相對(duì)空閑的研究生生涯，覺(jué)得寫(xiě)一本這樣的書(shū)大概是比較好的“消遣活動(dòng)”。于是我第一時(shí)間想到了在微軟研究院實(shí)習(xí)時(shí)的導(dǎo)師潘愛(ài)民老師，潘老師在寫(xiě)作技術(shù)書(shū)籍方面有很深的功底和豐富的經(jīng)驗(yàn)。我把想法告訴潘老師以后，他十分支持，于是我又找到了當(dāng)時(shí)剛好保送研究生、時(shí)間上也相對(duì)充裕的石凡，我們?nèi)齻�(gè)都對(duì)這個(gè)選題十分感興趣，可謂一拍即合。
　　當(dāng)時(shí)也沒(méi)多想，以為寫(xiě)書(shū)大概也就跟BBS發(fā)帖連載差不多吧。一旦寫(xiě)起來(lái)才發(fā)現(xiàn)自己完全輕視了寫(xiě)書(shū)的工作量。書(shū)中的每一個(gè)章節(jié)、每一個(gè)小段、每一個(gè)例子甚至每一個(gè)用詞有時(shí)候都要斟酌很久，生怕用得不恰當(dāng)誤導(dǎo)了讀者�！罢`人子弟”這四個(gè)字罪名可不輕，大有推出午門(mén)斬首五遍以儆效尤之過(guò)。寫(xiě)書(shū)的時(shí)間的確很倉(cāng)促，雖然我們都是在讀研時(shí)寫(xiě)的，按理說(shuō)相對(duì)于已經(jīng)工作的作者來(lái)講，已經(jīng)是有很多閑余的時(shí)間了，但還是經(jīng)常手忙腳亂。想到以前看書(shū)看到作者寫(xiě)的序里，經(jīng)常使用“時(shí)間倉(cāng)促，水平有限”的話，推想作者不過(guò)是出于謙虛不免要客套一下�，F(xiàn)在輪到自己寫(xiě)序了，終于感覺(jué)到了這八個(gè)字的分量。即使到現(xiàn)在已近完稿，我們還是心里十分忐忑，因?yàn)檫�有不少地方的確寫(xiě)得不夠完善。也聽(tīng)到了很多第一批讀者的反饋意見(jiàn)，很多建議都正中這本書(shū)的軟肋，我們也根據(jù)大家的意見(jiàn)又一次進(jìn)行了修改，這已經(jīng)是反反復(fù)復(fù)的第N次修訂了。
　　這本書(shū)前前后后花了兩年多的時(shí)間一直沒(méi)有完稿，由于截稿時(shí)間快到了，我們才終于定稿，因?yàn)閷?shí)在沒(méi)有辦法做到完美，只能向無(wú)限接近完美努力。最后，我們?cè)凇爸�”和“編著”之間猶豫了很久，想到本書(shū)凝聚了我們很多的心血，還是誠(chéng)惶誠(chéng)恐地寫(xiě)上了“著”字，權(quán)當(dāng)給自己壯膽了。我們也相信，本書(shū)雖然沒(méi)做到完美，但是它一定會(huì)給你帶來(lái)一些你以前想看、想了解而又找不到的東西�；蛘咭郧霸诰幊踢^(guò)程中困惑了你很久，但始終沒(méi)有找到解釋的問(wèn)題，當(dāng)在本書(shū)中終于找到答案且大呼“原來(lái)如此！”時(shí)，我們也就很欣慰了！
　　關(guān)于本書(shū)的書(shū)名筆者們也討論了很久，征詢過(guò)很多意見(jiàn)，最終還是決定用“程序員的自我修養(yǎng)”作為書(shū)名，將“鏈接、裝載與庫(kù)”作為副標(biāo)題。書(shū)名源自于俄羅斯的演員斯坦尼斯拉夫斯基創(chuàng)作的《演員的自我修養(yǎng)》，作者為了寫(xiě)這本書(shū)前前后后修改了三十年之久，臨終前才同意不再修改，拿去出版。使用這個(gè)書(shū)名一方面是本書(shū)的內(nèi)容的確不是介紹一門(mén)新的編程語(yǔ)言或展示一些實(shí)用的編程技術(shù)，而是介紹程序運(yùn)行背后的機(jī)制和由來(lái)，可以看作是程序員的一種“修養(yǎng)”；另一方面是向斯坦尼斯拉夫斯基致敬，向他對(duì)作品精益求精的精神致敬。
　　在本書(shū)的創(chuàng)作過(guò)程中，很多人對(duì)我們的支持和幫助難以言表。這里我要感謝博文視點(diǎn)的幾位編輯何艷、方舟、劉鐵鋒和陳元玉等，他們?yōu)楸緯?shū)付出了很多心血；特別要感謝博文視點(diǎn)的周筠老師，這本書(shū)能夠面世離不開(kāi)她的支持和努力。另外也要感謝浙江大學(xué)的張曉龍博士，他為本書(shū)提出了很多建議，并且貢獻(xiàn)了“DLL HELL”一節(jié)。
　　俞甲子
　　2009年2月于杭州