学习已有 libc 的实现

调试 glibc？

• 不，你不想
• glibc 的代码有非常沉重的历史包袱
  • 以及非常多的优化——都是对 “理解原理” 的阻碍
  • 新手阅读体验极差

基本原则：总有办法的

• 让 AI Copilot 帮你解释代码 (这个可以有)
• 是否有比 glibc 更适合学习的 libc 实现？
  • (我的知识储备跟不上 AI，更跟不上有 RAG 的 AI)
  • 幸好我还做了正确的选择：musl

学习已有 libc 的实现 (cont'd)

下载源码不难，难的是怎么 “使用” 下载的 libc

• 我们知道可以使用 gcc 和 ld
• 但到底应该用什么编译选项？

如何使用我自己的 clang、musl 替代 glibc 编译程序？

• 当然，我们还是选择自己编译
  • 比较重要的选项
    • -O1: 减少优化级别，便于查看状态
    • -g3: 增加调试信息
  • 使用 musl-gcc 静态编译
• 试一试：从第一条指令开始调试一个 C 程序

基础数据的体系结构无关抽象

Freestanding 环境下也可以使用的定义

• stddef.h - size_t
  • 还有一个有趣的 “offsetof” (Demo; 遍历手册的乐趣)
• stdint.h - int32_t, uint64_t
• stdbool.h - bool, true, false
• float.h
• limits.h
• stdarg.h
• inttypes.h
  • 打印 intptr_t 变量 printf 的格式字符串是什么？

字符串和数组操作

string.h: 字符串/数组操作

• memcpy, memmove, strcpy, ...

stdlib.h: 常用功能

• rand, abort, atexit, system, atoi, ...
• 看起来就不像是人用的

// C
void qsort(void*, size_t, size_t, int (*)(const void*, const void*));

// C++
std::ranges::sort(xs, [](const auto& x, const auto& y) { ... });

更多的例子

在 AI 的指导下阅读手册

• 更多的 stdlib.h 中的例子
  • atoi, atol, atoll, strtoull, ...
  • rand (注意线程安全), ...
• math.h
  • FP8: E4M3/E5M2; Quantization
  • 一个原本就深奥的课题；AI 时代变得更复杂困难
• setjmp.h
  • 这个好玩！要用状态机去理解
• 实现库函数 = C 语言课程习题

关于 AI 擅长做什么、不擅长做什么

“Attention is all you need.”

• 你需要给他 “关键词” (prompt engineering)
• 推理模型降低了对 “关键词” 的依赖
  • 但 “神来之笔” 的关键词仍然能起决定性的作用