假如我是一條內存
我從無邊無盡的黑暗中慢慢醒來，迷迷糊糊，茫然四顧。
耳邊傳來了風扇賣力干活的嗡嗡聲，估計就是他把我吵醒的。 這時候 CPU阿甘 現身了：“兄弟，快醒醒，開機了，要干活了，我要把程序和數據從硬盤讀取到你這里來了!”
“放到我這里干嘛?”
“唉，一斷電，你什么都忘了，不把程序讀入內存，我怎么執行啊?”
奧，對了，我是內存啊，阿甘是我的好朋友，雖然說程序都在硬盤上存著，但是阿甘被設計成只能運行我內存中的程序，所以程序必須要裝載進來。
在這個系統里，阿甘最快，我第二， 硬盤則慢如蝸牛，他整天叫囂著說要提高訪問速度，到時候可以把我徹底替換掉， 但是這么多年過去了，還是沒有什么進展。
不知道等了多長時間，阿甘終于把一個叫做Linux的操作系統給裝載到我這里來了，阿甘說從此以后它就是這里的老大。
可是我卻感覺不到老大的存在，我只知道我那一個個電容所代表的0和1 ，由于這些電容不能持久地保持電荷，我得定期地去刷新，如果不及時刷新，那些0和1的數據就會丟失，這將是極為嚴重的事故，主人就會把我從主板上拔掉，用另外一個家伙來替換我，決不允許這樣的事情發生!
次序問題
但是程序員們卻不管什么電容，什么刷新，在他們的眼里，我就是一個個的空格子，每個格子對應一個地址，就像門牌號一樣。
我最小的一個格子就是一個bit ，只能存儲0和1，這實在是太小了， 人們把8個bit 稱為一個字節(Byte)， 就可以表達2的8次方種可能，從00000000 到 11111111， 如果是無符號數的話，就是0~255。
很明顯，Byte還是太小，人們又把更多的字節(比如4個)組織起來，叫做一個Word(字) 。
字節數目一多，就出現了很有意思的問題，比如說有個整數，十六進制的值是0x1234567， 一共是四個字節，那該以什么次序存儲他們呢?
一種辦法是這樣：
還有一種方法是這樣：
可笑的是人類為這兩種方式爭執不休，有人堅決支持大端法，有人則捍衛第二種(即小端法)，還有些和稀泥的家伙，大端小端都支持，就看你怎么選擇和配置了。
我問CPU阿甘：“如果兩個機器的字節次序不同，他們兩個通信的時候，豈不天下大亂?”
阿甘嘆息一聲：“唉，他們在制定TCP/IP的時候，確定了統一的網絡次序，使用大端法來傳輸數據。操作系統老大會提供特定的函數來實現網絡和主機之間字節次序的轉換，比如 htonl 函數，就可以把32位整數由主機字節次序轉換為網絡字節次序， ntohl則恰恰相反。 ”
編譯器
剛才說到，內存中每個字節都有一個對應的地址，只要能記住這個地址就可以把這個字節的值給取走，或者寫入一個值。
比如說，剛才CPU阿甘執行了一些列的指令， 它把地址0x100處的值取出來，和 0x104處的值相加，放到0x110處， 然后再和0x108處的值相乘，結果放到0x10C處。
這一系列操作搞得我眼花繚亂，我對CPU阿甘說：“這程序員真是很厲害，居然能夠記住這么多地址!”
阿甘說：“怎么可能? 他們笨得很，根本記不住，全靠了編譯器的幫忙。”
“編譯器? ”
“是啊，編譯器允許程序員用變量的方式來表達程序，它可以把這些變量轉換成地址。沒有編譯器，程序員將會像熊貓一樣少。”
- total = base + bonus
- tax = total * rate
原來如此，我這里看到的都是二進制的值，沒想到程序員都給他們起了一個名字。
信息 = 位 + 上下文
有一次， 阿甘問我地址0x300的值是多少，我看了一眼，告訴他說是一個32位整數1735159650。
阿甘大驚失色：“兄弟，你睡了一覺什么忘了嗎， 你不能擅自去解釋你內存數據的類型啊!”
“為什么? 這就是個整數嘛!”
“你這里的值實際上是0x 676C 6F62，他有可能是32位整數1735159650，也有可能是浮點數 1.116533*10^24，還有可能是機器指令呢!!記住!解釋權不在你，而在人家應用程序那里，你就管好你電容里的'二進制'就行!”
我覺得很羞愧，這么重要的準則都給忘記了!
信息=位+上下文， 我這里只負責一串串的二進制位，至于這些位的信息是什么，得加上下文才能理解了。
指針
過了一會兒，阿甘問我0x108處存了什么內容， 這一次我不再“解釋”了，我告訴他是0x100。
奇怪的是他接下來又問我0x100處的值是什么， 我告訴他說是0x12C， 他這才滿意地離開。
我拉著他問道：“你這次怎么了，這么麻煩?還得讀兩次才行?”
他說：“沒辦法，程序員用指針了!”
- int i = 300;
- int *p = &i
- total = *p + 200;
“看到沒有，這個變量p就表示指針。”
我嚇了一跳：“難道我的格子里保存的不僅僅是值，而是地址?”
“是啊，這就再次證明，你不要胡亂解釋你保存的值。 我告訴你，有時候還會出現二級指針呢。”
- int i = 300;
- int *p = &i ;
- int **pp = &p;
這真是顛覆了我的認知，我還是刷新我的電容去吧!
不過，在億萬次的讀寫操作中，我通過這些指針的關系，也發現了一些獨特的模式，比如說我發現這樣的東西很常見：
我問阿甘：“這是在干嘛? ”
“這就是程序員實現的鏈表啊。”
“ 那這個東西呢?”
阿甘說：“這不就是一顆二叉樹嘛! 程序員管這些東西叫做數據結構。”
我原來以為，我就是一個大數組而已，沒想到通過指針，可以表達各種各樣的復雜的數據結構的，只要你能沿著指針來回跳轉就行。
但是我心里隱隱覺得不妥，這指針實在是太強大了，程序員可以把它指向任何地方，我知道有些地方是操作系統老大的獨有區域，是嚴禁外界進入的，萬一指針指到這里會發生什么事?
阿甘說：“這不用你操心，如果有個程序通過指針想訪問它根本沒有權限的區域，老大就會引發一個segment fault，把這個程序殺死!”
“殺死以后呢?”
“那個程序的內存空間就會被釋放， 與此同時老大會生成一個叫做core dump的文件，讓程序員們去分析。 唉，今天你真是煩人，問了這么多問題。 不說了，主人要關機了，明天再見!”
風扇停轉，電流消失，整個世界安靜了。
第二天
我從無邊無盡的黑暗中慢慢醒來，迷迷糊糊，茫然四顧。
耳邊傳來了風扇賣力干活的嗡嗡聲，估計就是他把我吵醒的。 這時候CPU阿甘現身了：“兄弟，快醒醒，開機了，要干活了，我要把程序和數據從硬盤讀取到你這里來了!”
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【本文為51CTO專欄作者“劉欣”的原創稿件，轉載請通過作者微信公眾號coderising獲取授權】
