计算机算法大全——算法中的亚原子粒子世界

注：此文绝非标题党，望耐心看完。

引子：思量好久，觉得有必要说说这本书《算法心得：高效算法的奥秘》（英文书名Hacker's Delight, 2nd Edition）。

本书讲解的题材，可以说市面上仅此一本（如果不算第一版的话），可以说是唯一一本讲解计算机算法的图书——而其他的算法书，则基本上全部是讲解数学算法的图书。虽然说数学算法也主要是为计算机科学服务的，但是数学算法基本上不关心计算机体系结构的细节：CPU的字长是多少？字节序是大端还是小端？带符号数和无符号数如何区分？浮点数格式采用什么标准？可以这样说：运行着数学算法的计算机，其实是图灵机——一种抽象的、在真实世界中并不存在的机器。

然而真正在实现一台计算机的过程中，计算机体系结构的细节则是极端重要的了：它们提供了数学算法中被忽略掉，但却可以用于优化的结构信息。如果说，在数学算法中，四则运算已经属于“原子”操作，那末在计算机算法中就有必要打碎这些“原子”，进入“亚原子粒子”的世界。加减法和乘除法，那肯定是要分开来讨论的，因为后者绝对要复杂得多，特别是除法。本书极其重视区分逻辑上的（数学的）数，和物理上的（真正计算机中的）数，甚至将前者用普通字体表示，后者用粗体表示。本书花了极大的篇幅，来细致地讨论数的物理表示，以及每一种基本的计算操作——计数、定位、四则运算、初等函数，等等——真正在比特这个层级上，将这些基本操作的全部细节条分缕析地展现出来，尽可能地利用任何可能的体系结构特征，来尽可能充分地利用高速存储、简化哪怕一条计算机指令，并且如数家珍地列举出每一条优化建议背后的原理。这些内容，展示了极其高超的匠艺，读来却没有丝毫的匠气。真正是亲手设计过计算机体系结构、在底层浸淫多年的经验总结，整理出来的心得和资料。

如果对计算机体系结构有兴趣，以及需要从早期阶段设计计算系统（比如嵌入式系统）的工程师，或是参与语言的低级库设计的程序员，这本书就是无价之宝。

想知道你每天使用的C语言的数学运算编译成的机器指令是怎么生成的吗？想知道库函数为什么执行起来那么高效吗？这本书里就是这些问题的答案，它荟萃着的是计算机工程的骄傲。正好比尽管所有普通人都习惯于生活在原子的世界，但亚原子粒子世界才是前者存在的根本理由。

把这本书放在书架上吧，可能它并不是你天天都要翻阅的图书，但如果你有朝一日真需要本书中的内容，别的地方可是找不到的。