31、编程中的间接层与Python字典实现解析

编程中的间接层与Python字典实现解析

1. 系统调用与间接层

在编程领域，系统调用的激增虽被认为不够优雅且违背Unix精神，但应用程序开发者却依赖它们来挖掘Web或数据库服务器的极致性能。这些系统调用存在一些共同代码，以FreeBSD实现为例，为避免代码重复，通过额外函数引入了间接层。其中， kern_preadv 处理位置系统调用变体的公共部分， kern_readv 处理其余两个系统调用，而所有四个调用的通用功能由 dofileread 函数处理。

从用户级程序调用读取函数到磁盘头移动以从盘片获取数据，这是一个漫长而曲折的过程。在此过程中，我们尚未考虑内核层之上（如虚拟机、缓冲、数据表示）以及文件系统处理请求时（再次涉及缓冲、设备驱动程序、数据表示）的情况。有趣的是，未涉及的两端存在一种对称关系：都涉及硬件接口（顶部的虚拟机，如JVM，以及底部的真实接口）、缓冲（顶部用于减少系统调用，底部用于优化硬件性能）和数据表示（顶部用于与用户区域交互，底部用于匹配物理层要求）。可以说，间接层无处不在。在我们所研究的代表性代码块中，九级函数调用、两次通过函数指针的间接调用以及一种特定领域语言，充分展示了间接层的强大力量。

1.1 间接层的优缺点

间接层和分层会增加空间和时间开销，并可能影响代码的可理解性。不过，时间和空间开销通常并不重要，在大多数情况下，额外的指针查找或子程序调用所引入的延迟在整体方案中微不足道。如今，现代编程语言的趋势是通过间接层进行某些操作，以提供更高的灵活性。例如，在Java和C#中，几乎所有对对象的访问都通过一次指针间接调用，以实现自动垃圾回收；在