billLeeTheScienceGuy/C-Systems-Programming

# C 系统编程与机器架构作品集 ## 概述 这是一个由 C 语言编写的低级系统工程项目的综合集合。该仓库展示了在内存管理、软硬件接口、缓存架构、x86-64 汇编逆向工程和 Unix 系统调用方面的熟练程度。 每个子目录都是一个独立、自包含的实用程序，具有自己的构建系统和文档。 ## 仓库内容 ### 1. 凯撒密码解码器 * **重点：** 指针算术、位操作、文件 I/O。 * **描述：** 一个加密实用程序，使用动态的用户生成位移密钥通过 XOR 减少算法解码密文。 ### 2. 数独验证器 * **重点：** 2D 矩阵操作、CSV 流解析、算法约束。 * **描述：** 一个验证引擎，动态分配多维数组以解析和验证 9x9 数独棋盘状态，从文本文件中以 O(N²) 的时间复杂度进行验证。 ### 3. 动态内存分配器（堆管理器） * **重点：** 虚拟内存、地址对齐、碎片缓解。 * **描述：** 标准的 `malloc()` 和 `free()` 库的替代品。利用隐式空闲列表、最佳匹配放置算法和堆遍历合并来管理直接从操作系统通过 `mmap()` 请求的内存页面。 ### 4. 缓存性能分析 * **重点：** 空间和时间局部性、内存布局。 * **描述：** 一套基准测试程序，旨在生成特定的内存跟踪以分析 CPU 缓存效率，展示了行主序和列主序遍历之间的架构差异。 ### 5. LRU 缓存模拟器 * **重点：** 硬件模拟、驱逐策略、命令行解析。 * **描述：** 一个高度可配置的 CPU 缓存模拟器，可以解析现实世界的 Valgrind 内存跟踪，并应用严格的 LRU（最近最少使用）算法来跟踪缓存命中、未命中和驱逐。 ### 6. 逆向工程保险箱破解器 * **重点：** x86-64 汇编、二进制分析、`gdb`、控制流。 * **描述：** 一个网络安全和逆向工程练习。涉及在没有源代码的情况下反汇编原始 ELF 二进制文件，以分析寄存器状态、堆栈帧和跳转表以提取隐藏的密码。 ### 7. Linux 信号处理器 * **重点：** Unix IPC（进程间通信）、硬件异常、操作系统中断。 * **描述：** 一组工具，展示了使用 `sigaction` API 和计时器驱动的系统调用安全拦截异步操作系统信号（SIGINT、SIGALRM、SIGUSR1）和硬件异常（SIGFPE）。 ## 技术栈 * **语言：** C（GNU C99） * **架构：** x86-64 / i686（32 位和 64 位环境） * **工具：** GCC、Make、GDB（GNU 调试器）、Valgrind * **操作系统 / API：** Linux、POSIX 系统调用（`mmap`、`kill`、`alarm`、`sigaction`）

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