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正文总纲

第 0 部分：导读与学习指南

1. 从这里开始

2. 教程地图与学习路线

3. 编程、C 与标准

4. 如何使用本站

5. 如何学习编程

6. 工具与环境导航

6.1 CLion

6.2 Lightly

7. 如何查找可靠资料

8. AI 时代的学习方式

9. 推荐资源

10. 社区约定与常见问题

第一部分：语法和标准库

1. 认识一个 C 程序

1.1 注释

2. 值、对象、类型与声明

2.1 对象 (Object)

2.2 类型

2.3 声明和初始化

2.4 标识符

2.5 保留标识符

2.6 常量和字面量

2.7 true / false（布尔常量）

2.8 整数常量、浮点常量和字符常量

3. 表达式与类型转换

3.1 运算符

3.2 算术运算符

3.3 赋值运算符

3.4 关系运算符

3.5 逻辑运算符

3.6 三元运算符 ? :

3.7 类型转换运算符

3.8 sizeof 运算符

3.9 优先级和结合性

3.10 求值

3.10.1 求值和副作用

3.10.2 求值顺序

4. 选择与复合语句

4.1 表达式语句

4.2 复合语句

4.3 选择语句

4.3.1 if else

4.3.2 switch

5. 循环与跳转

5.1 while

5.2 do while

5.3 for

5.4 逗号运算符

5.5 跳转语句

5.5.1 break 和 continue

5.5.2 goto

6. 函数

6.1 函数声明

6.2 return

6.3 递归

7. 数组

7.1 数组

8. 指针

8.1 其他运算符

9. 字符与字符串

9.1 字符串字面量 (String Literal)

9.2 ASCII 码

9.3 字符处理库 <ctype.h>

9.4 字符串库 <string.h>

10. 枚举、结构与联合

10.1 枚举

10.2 结构体

10.2.1 位域

10.3 联合体

10.4 typedef

11. 动态存储与所有权

11.1 柔性数组成员

12. 函数接口进阶

12.1 泛型选择

12.2 可变参数

12.3 算法库

12.4 switch 与状态机

13. 输入输出

13.1 IO 流

13.2 文件操作

13.3 无格式/有格式输入输出

13.4 文件定位

13.5 其他文件操作

13.6 <inttypes.h>

14. 文本转换、错误与程序生命周期

14.1 <assert.h>

14.2 <errno.h>

14.3 程序支持

14.3.1 终止程序

14.3.2 环境访问

14.4 单文件综合示例：求数组最大值

14.5 goto 与统一清理

15. 声明、名称与生存期

15.1 声明

15.1.1 typeof（C23）

15.1.2 constexpr（C23）

15.1.3 static_assert（C11/C23）

15.2 生存期

15.3 存储期与链接

15.4 定义

15.5 作用域

15.6 属性（C23）

16. 对象与内存模型

16.1 内存模型

16.2 对象表示

16.2.1 对齐

16.2.2 alignof

16.2.3 alignas（C11/C23）

16.3 const 与 volatile

16.4 restrict（C99）

16.5 遵从性和行为

17. 预处理与翻译

17.1 翻译阶段 (Phases of translation)

17.2 替换文本宏

17.3 有条件编译

17.4 #error 和 #warning

17.5 #embed 包含二进制资源

17.6 #pragma

17.7 #line

18. 标准库的使用契约

18.1 环境

18.2 标准库中的宏

18.2.1 <stddef.h>

18.3 功能特性测试宏（Feature Test Macros）

19. 数值、位运算与随机数

19.1 <stdint.h>

19.2 C语言标准库头文件：limits.h

19.3 浮点相关的宏 float.h

19.4 数学函数

19.5 复数库 <complex.h>

19.6 泛型数学

19.7 随机数生成

19.8 位操作

19.9 带检查的整数算术

19.10 浮点环境

20. 日期与时间

21. 本地化与扩展文本

22. 非局部控制与信号

22.1 <signal.h>

22.2 跳转

23. 原子操作与并发

23.1 线程

23.2 原子对象和原子操作

23.3 互斥

23.4 条件等待与通知

23.5 线程局部存储

24. 标准版本、可选能力与扩展

24.1 运算符宏

24.2 代用记号 (Alternative Tokens)

第二部分：开发与工程基础

1. 开发环境与工具角色

2. 命令行与目录操作

3. 从源文件到可执行文件

4. Git 本地工作流

5. 分别编译与统一链接

5.1 翻译单元

6. 头文件与接口边界

6.1 #include 与头文件

7. 项目目录与模块划分

8. 构建图与 Make

9. CMake 与 XMake

10. 库与第三方依赖

11. 自动化测试

12. 调试器

13. 编译器诊断与程序检查

14. 覆盖率与模糊测试

15. 测量、分析与优化

16. 可移植构建

17. Git 协作

18. 持续集成

19. 文档、版本与发布

20. JSON 解析器工程化

21. 库接口实现练习

21.1 范围、命名与契约

21.2 字符串函数

21.3 内存函数

21.4 整数与位操作辅助函数

21.5 易于移植的扩展函数

21.6 可回退的编译器内建功能

21.7 差分测试与边界验证

第三部分：数据结构与算法

1. 在开始数据结构与算法之前

数据结构

1. 抽象数据类型 (Abstract Data Type, ADT)

2. 顺序表

3. 散列表

4. 树与二叉搜索树

5. 平衡搜索树

6. 堆与优先队列

7. 并查集

8. 图的表示

9. Trie 与字符串结构

10. B 树与外存数据结构

算法

1. 算法、规范与正确性

2. 分析算法与不变式

3. 渐进复杂度与摊还分析

4. 查找与选择

5. 分治法与递归式

6. 排序算法 (Sorting Algorithms)

7. 贪心算法

8. 动态规划

9. 回溯与剪枝

10. 图遍历与拓扑排序

11. 最短路、最小生成树与连通性

12. 字符串匹配

13. 随机化算法

第四部分：系统编程

1. 平台边界、POSIX 与系统调用

2. 文件描述符与非缓冲 I/O

3. 文件系统、目录与权限

4. 虚拟内存与内存映射

5. 进程的创建、执行与回收

6. 信号、时间与定时器

7. 进程间通信

8. 操作系统线程与同步

9. 网络基础

9.1 ISO 七层模型

9.2 传输控制协议（TCP）

9.3 用户数据报协议（UDP）

10. 套接字编程

11. 非阻塞 I/O 与 I/O 多路复用

12. 事件循环

13. 终端、伪终端与作业控制

14. 系统程序的健壮性与安全边界

拓展A：Windows 系统编程

A.1 Win32 API 概览与 POSIX 对照

A.2 字符与文本：ANSI、Unicode 与 UTF-16

A.3 内核对象与句柄

A.4 文件与目录操作

A.5 错误处理与结构化异常处理（SEH）

A.6 内存管理与内存映射文件

A.7 动态链接库（DLL）

A.8 进程的创建、执行与等待

A.9 线程与线程本地存储

A.10 同步原语（一）：等待函数与内核对象

A.11 同步原语（二）：临界区、SRWLock 与条件变量

A.12 管道与进程间通信

A.13 Winsock 特有主题

A.14 异步 I/O 与重叠结构

A.15 I/O 完成端口与线程池

A.16 安全与访问控制（ACL 与令牌）

A.17 控制台与 ConPTY

A.18 Windows 服务、注册表与系统设施

拓展B：eBPF

B.1 eBPF 概览：历史、架构与应用场景

B.2 环境准备与工具链

B.3 第一个 eBPF 程序

B.4 程序的解剖：受限的 C

B.5 辅助函数与上下文

B.6 Map：内核态与用户态的数据交换

B.7 加载与附加：bpf() 系统调用与程序生命周期

B.8 libbpf、BTF 与 CO-RE

B.9 验证器

B.10 程序类型与附加类型

B.11 跟踪与观测：kprobe、uprobe 与 tracepoint

B.12 网络应用：XDP 与 tc

B.13 安全应用：seccomp、LSM 与 cgroup

B.14 bpftrace 与编程工具链

B.15 实战：编写一个系统观测工具

B.16 eBPF for Windows 与跨平台前景

第五部分：项目案例

1. 源码阅读与案例方法

2. kilo

2.1 源码阅读：kilo

2.2 kilo：构建、调试与修改任务

3. Mdr Chat Room

3.1 Mdr Chat Room 项目概述

3.2 Mdr Chat Room：协议、消息与执行路径

3.3 Mdr Chat Room：测试与扩展任务

4. Mdr Server

4.1 Mdr Server 项目概述

4.2 Mdr Server：连接生命周期与事件分发

4.3 Mdr Server：资源管理、健壮性与测试

5. Redis

5.1 Redis：架构与请求生命周期

5.2 源码阅读：Redis SDS 与 dict

5.3 源码阅读：Redis ae 事件循环

5.4 源码阅读：Redis 跳表

5.5 Redis：调试、测试与修改任务

6. SQLite

6.1 源码阅读：SQLite 架构概述

6.2 源码阅读：SQLite 虚拟机（VDBE）

6.3 源码阅读：SQLite B 树与存储引擎

6.4 SQLite：调试、测试与修改任务

7. MdrDB

7.1 MdrDB 项目概述

7.2 MdrDB：存储、页面与索引

7.3 MdrDB：查询路径、恢复与测试

8. Mdr Lang

8.1 Mdr Lang 项目概述

8.2 Mdr Lang：词法与语法分析

8.3 Mdr Lang：语义、执行与代码生成

8.4 Mdr Lang：测试与扩展任务

9. MdrOS

9.1 MdrOS 项目概述

9.2 项目搭建

9.3 引导程序

9.4 视频驱动程序

9.5 中断系统

9.6 内存管理

9.7 文件系统

9.8 多任务

9.9 ACPI

9.10 PCI

9.11 OSDEV 的代码校正

9.12 疑难解答

第六部分：嵌入式

1. 平台与工具链

1.1 嵌入式系统与软件路线

1.2 MCU、MPU、SoC 与执行环境

1.3 芯片手册、开发板资料与引脚复用

1.4 嵌入式 C 与最小程序

1.5 开发环境与交叉编译

1.6 构建、烧录与调试

1.7 SWD、JTAG 与片上调试

1.8 复位、启动与链接

2. MCU 裸机开发

2.1 MCU、地址空间与外设

2.2 内存映射 I/O、寄存器与 volatile

2.3 时钟与复位

2.4 GPIO

2.5 中断与 NVIC

2.6 定时器、PWM 与系统节拍

2.7 UART

2.8 SPI 与 I²C

2.9 ADC、DAC 与 DMA

2.10 看门狗、低功耗与故障处理

3. 驱动、通信与中间件

3.1 驱动接口、CMSIS 与设备头文件

3.2 HAL、LL 与 BSP

3.3 轮询、中断、DMA 与非阻塞驱动

3.4 数据帧、环形缓冲区与状态机

3.5 CAN 与 Modbus

3.6 USB

3.7 以太网、TCP/IP 与 lwIP

3.8 BLE、Wi-Fi 与通信模块

3.9 Flash、EEPROM、SD 与文件系统

4. RTOS 与固件架构

4.1 临界区与 RTOS 边界

4.2 任务、调度与时间

4.3 队列、信号量、互斥量与事件

4.4 中断与任务协作

4.5 内存与资源管理

4.6 优先级反转、死锁与实时性

4.7 FreeRTOS

4.8 RT-Thread

4.9 RTOS 固件架构、跟踪与测试

5. 嵌入式 Linux

5.1 嵌入式 Linux 与系统编程边界

5.2 BootROM、U-Boot、内核与根文件系统

5.3 交叉工具链、sysroot 与根文件系统

5.4 Buildroot 与 Yocto

5.5 设备树

5.6 内核模块与驱动模型

5.7 字符设备与用户空间接口

5.8 platform、I²C 与 SPI 驱动

5.9 中断、DMA 与并发

5.10 用户空间服务、部署与调试

6. 质量、安全与交付

6.1 固件架构、配置与资源预算

6.2 日志、断言与故障诊断

6.3 测试、逻辑分析与硬件在环

6.4 Bootloader 与固件升级

6.5 实时性、性能与功耗测量

6.6 编码规范、静态分析与评审

6.7 安全启动、映像校验与密钥

6.8 发布、现场升级与维护

7. 综合实践

7.1 裸机外设驱动

7.2 RTOS 多任务设备

7.3 联网固件

7.4 嵌入式 Linux 驱动与应用

8. 术语表

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B.15 实战：编写一个系统观测工具

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3.10 求值

4.3 选择语句

5.5 跳转语句

10.2 结构体

14.3 程序支持

15.1 声明

16.2 对象表示

18.2 标准库中的宏

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B.15 实战：编写一个系统观测工具