C thật là đơn giản

C Programming language

Bài viết được sự cho phép của tác giả Nguyễn Việt Hưng

Đơn giản, nhanh, chậm, xinh, cao, thấp, giỏi, xịn… đều là những khái niệm mang tính chất tương đối. Có cái hơn khi so sánh ở góc độ này, nhưng lại kém khi so sánh ở góc độ khác. Trong ngành lập trình, mọi thứ đều là sự đánh đổi (trade off), không có giải pháp nào thỏa mãn tất cả mọi nhu cầu (silver bullet) – hoặc có nhưng chưa ai tìm ra.

Không cần bàn cãi, ai cũng đồng ý code Python dễ đọc, viết hơn C, hay… đơn giản hơn. Nhưng cái đơn giản đó, là đơn giản với con người, với lập trình viên, còn với máy tính thì hoàn toàn ngược lại.

Ta sẽ thử nghiệm chương trình đơn giản nhất trái đất: hello world viết bằng C và Python rồi so sánh dùng strace – một công cụ debug “cao cấp” thường dùng bởi các SysAdmin.

strace

$ whatis strace
strace (
1
)           - trace system calls and signals

Bài viết thực hiện trên Ubuntu 18.04, cc – C compiler có lẽ là có sẵn. Hoặc nếu không có, hãy cài bằng sudo apt-get install -y build-essential strace

C Programming language

4 dòng code C

int

main

(

void

)

{

puts

(

“Hello world!”

);

}

Compile rồi chạy – yeah, cực đơn giản, không cần gì khác cả, cũng không cần làm việc đơn giản này trở thành rắc rôi.

$ cc hello.c -o hello

# compile, sinh ra file hello

$ ./hello

# chạy file hello

Hello world!

Giờ chạy với strace để xem chương trình siêu đơn giản này gọi những system call nào, -C sẽ hiển thị bảng thống kê, -S calls sẽ sắp xếp thống kê này theo cột calls, giảm dần.

$ strace -CScalls ./hello
execve(
"./hello"
, [
"./hello"
], 0x7fff1e9af718 /* 
68
 vars */)
 =
 0
brk(
NULL)
                               = 0x56174aa4e000
access(
"/etc/ld.so.nohwcap"
, F_OK)
      =
 -1 ENOENT (
No such file or directory)
access(
"/etc/ld.so.preload"
, R_OK)
      =
 -1 ENOENT (
No such file or directory)
mmap(
NULL, 106420
, PROT_READ, MAP_PRIVATE, 3
, 0
)
 = 0x7f867f8fc000
close(
3
)
                                =
 0
access(
"/etc/ld.so.nohwcap"
, F_OK)
      =
 -1 ENOENT (
No such file or directory)
mprotect(
0x7f867f4e5000, 2097152
, PROT_NONE)
 =
 0
close(
3
)
                                =
 0
arch_prctl(
ARCH_SET_FS, 0x7f867f8fb4c0)
 =
 0
mprotect(
0x7f867f6e5000, 16384
, PROT_READ)
 =
 0
mprotect(
0x56174a941000, 4096
, PROT_READ)
 =
 0
mprotect(
0x7f867f916000, 4096
, PROT_READ)
 =
 0
munmap(
0x7f867f8fc000, 106420
)
          =
 0
brk(
NULL)
                               = 0x56174aa4e000
brk(
0x56174aa6f000)
                     = 0x56174aa6f000
write(
1
, "Hello world!n", 13Hello world!
     )
          =
 13
exit_group(
0
)
                           = ?
+++ exited with 0 +++
% time     seconds  usecs/call     calls    errors syscall
------ ----------- ----------- --------- --------- ----------------
  0
.00    0
.000000           0
         5           mmap
  0
.00    0
.000000           0
         4           mprotect
  0
.00    0
.000000           0
         3           fstat
  0
.00    0
.000000           0
         3           brk
  0
.00    0
.000000           0
         3
         3 access
  0
.00    0
.000000           0
         2           close
  0
.00    0
.000000           0
         2           openat
  0
.00    0
.000000           0
         1
           read
  0
.00    0
.000000           0
         1           write
  0
.00    0
.000000           0
         1           munmap
  0
.00    0
.000000           0
         1           execve
  0
.00    0
.000000           0
         1           arch_prctl
------ ----------- ----------- --------- --------- ----------------
100
.00    0
.000000                    27
         3 total

Có tổng cộng 27 syscall được thực hiện, 3 fail.

Python

Một chương trình Python 3.6 in ra màn hình dòng chữ hello world tương tự:

$ strace -cScalls python3 -c

'print("Hello world!")'

Hello world! %

time

seconds usecs/call calls errors syscall ------ ----------- ----------- --------- --------- ----------------

.22

.000277

166

stat

.96

.000239

fstat

.19

.000216

read

.19

.000216

rt_sigaction

.09

.000243

.25

.000308

openat

.63

.000049

lseek

.78

.000534

mmap

.43

.000013

getdents

.62

.000379

mprotect

.43

.000073

brk

.66

.000050

ioctl

.03

.000151

access

.37

.000011

lstat

.46

.000074

munmap

.30

.000009

dup

.27

.000008

readlink

.23

.000007

sigaltstack

.63

.000019

write

.53

.000016

rt_sigprocmask

.00

.000000

getpid

.00

.000000

execve

.00

.000000

fcntl

.00

.000000

sysinfo

.00

.000000

getuid

.00

.000000

getgid

.00

.000000

geteuid

.00

.000000

getegid

.43

.000013

arch_prctl

.80

.000024

futex

.60

.000018

set_tid_address

.63

.000019

set_robust_list

.53

.000016

prlimit64

.73

.000022

getrandom ------ ----------- ----------- --------- --------- ----------------

100

.00

.003004

703

total

Do output quá dài nên ở đây thay đổi câu lệnh, để có đầy đủ output hãy chạy với option C hoa:

$ strace -CScalls python -c 'print("hello world")'

Chương trình Python đơn giản này thực hiện tới 703 syscall, 52 fail.

Kết luận

27 với 703 thì cái nào “hơn”?

27 nhỏ hơn 703, còn 703 thì lớn hơn 27. Lập trình C cũng rất đơn giản, đúng không!

Vậy nên khi lập trình, luôn nhớ rằng mọi thứ đều là tương đôi, đều phải đánh đổi. Mấy em gái đã xinh mà code Python lại giỏi, chỉ có 2 khả năng xảy ra:

1 là thiếu cái gì đó
2 là học Python ở PYMI rõ ràng <3.