逐講讀 Stanford CS107：C、記憶體、組合語言、資料表示與系統除錯，從高階語言一路往機器底層走。
CS107 從 Unix 與 C 一路做到 x86-64 與自己寫 malloc，七份作業。但翻四個學期的封存 syllabus 會發現同一門課差很多：作業在三個學期占 40%，在 Summer 2026 只占 20%（多了 40% 的隨堂小考）；重交政策只出現在 Cain 開的學期，Troccoli 那學期完全沒有。唯一不收遲交的是最後那份 heap allocator。而擋住自學者的不是評分器，是起始碼全在 AFS 上。
Winter 2026 第一講先回答 CS107 為何要往抽象層底下挖：從位元組、記憶體、組合語言到 heap allocator，再交代作業 40%、lab 10%、期中 20%、期末 30% 的課程制度，最後用 Unix 命令列替後續 C 開發暖身。
第二講把 C 放回 Unix 的歷史與開發環境：拆解 header、main、printf、argc／argv，走過 ssh、emacs、make 與執行檔，再用位值系統推導 8 bits = 1 byte、byte 的 256 種 pattern，以及 binary／hexadecimal 的雙向換算。
第三講從 32／64-bit 位址空間出發，推導 unsigned 與 two's-complement signed integer 的範圍、反相加一與共用加法硬體，再分清 unsigned modulo 運算和 C signed overflow，最後用四組故障案例檢查模型。
第四講先釐清 signed／unsigned 轉型不改 bits、混合比較可能改變數值意義，以及 sign extension、zero extension、truncation；再推導 AND、OR、NOT、XOR 與 bitmask 的讀取、設定、清除和集合操作。
第五講把 bitmask 推進到 left／right shift、power-of-two 與 popcount tricks，並用 absolute-value 範例揭示 signed intermediate 在 INT_MIN 會 overflow；後半建立 GDB 的 breakpoint、執行控制、格式化 print、memory examine 與 backtrace 工作流。
CS107 第 6 講把 C 字串拆回 char 陣列、終止空字元與位址：strlen、strcmp、strcpy、strncpy、strcat 的每一個便利，都以呼叫者維持容量與終止條件為代價。
CS107 第 7 講先用 strchr、strstr、strspn 建立指標式字串掃描，再指出只驗證內容仍擋不住 buffer overflow：安全邊界必須同時涵蓋輸入規則、目的地容量、終止字元與記憶體檢測。
CS107 第 8 講從 & 取址與 * 解參照出發，說清楚 C 的 pointer parameter 為何仍是 pass-by-value，以及 int *、char *、char ** 如何分別修改 caller 擁有的 int、char 與 pointer。
CS107 第 9 講用 C strings 七條規則拆開 array object、pointer variable 與 string literal：array 常在運算式中退化成首元素指標，但儲存空間、可重新賦值性、可修改性與 sizeof 行為仍完全不同。
CS107 第 10 講從 sizeof 與 pointer arithmetic 走進 stack frame lifetime：回傳 local array 會留下 dangling pointer；malloc 讓資料跨越函式返回，但也把 NULL、容量計算、ownership、free 與 memory leak 交給程式設計者。
CS107 第 11 講先收完 calloc、strdup、free、realloc 的 heap 契約，再把 swap 從多份型別專用程式改造成 void * 加 byte count：C 的泛型不是保留未知型別，而是明確交接位址、寬度與解讀責任。
CS107 第 12 講先用 char * 完成 byte-wise generic swap 與 rotate，再以 function pointer 把 bubble sort 的走訪機制和比較規則拆開；void * 解決資料型別，callback 解決行為差異。
CS107 第 13 講把 bool callback 升級成三向 comparator，再把 void *、element width 與 const void * callback 合併成完整 generic bubble sort，最後對照 qsort、bsearch、lfind 與 lsearch。
CS107 第 14 講用 sum_array 的 10 條 x86-64 指令拆開反組譯輸出：左側是位址與機器碼，右側是 AT&T assembly；讀者的任務是由 opcode、operand、register 與控制流程還原 C，而不是手寫組合語言。
CS107 第 15 講把 x86-64 的 mov 拆成 immediate、register、absolute、indirect、displacement、indexed 與 scaled indexed operands，並以 D + R[b] + R[i]×s 統一解讀 pointer dereference 和 array access。
CS107 第 16 講把 b/w/l/q 資料寬度、subregister、movs/movz、lea、呼叫慣例、算術邏輯與 shift 串成一套規則：先確定操作寬度，再追蹤來源、目的與是否真的讀取記憶體。
CS107 第 17 講先完成 x86-64 的 full-width multiplication 與 division，再沿著 instruction bytes 追蹤 %rip，最後以 direct／indirect jmp 說明程式如何離開預設的順序執行。
CS107 第 18 講以 ZF/SF/CF/OF 串起 cmp、test、signed/unsigned conditional jumps，再拆解 if、loops、dynamic instruction count、setcc 與 cmovcc。
CS107 第 19 講追蹤 %rsp、push/pop、call/ret、parameters、return values、stack locals 與 caller/callee register discipline，建立可跨函式維持資料與控制流的 ABI 契約。
CS107 第 20 講把 reverse engineering 能力放回倫理脈絡：privacy 有個人與社會模型，trust 等於 reliance 加上 betrayal risk；接著複習 process memory，從 malloc client 轉成 heap allocator implementer。
CS107 第 21 講從 allocator 的 alignment、throughput 與 utilization 目標出發，以 bump allocator 和 implicit free list 拆解 metadata、splitting、placement、內部與外部碎片，以及 free 後為何必須 coalesce。
CS107 第 22 講把 implicit free list 改成 explicit free list：搜尋只拜訪可重用 blocks，但每塊 free memory 同時具有實體相鄰順序與邏輯鏈結順序，unlink、coalesce、reinsert 必須共同維持不變量。
CS107 第 23 講把 explicit free list 推進到原地 realloc：縮小時切出可用區塊，放大時吞併右側 free blocks，做不到才配置、複製、釋放；每一步都要同時維持實體 heap 與邏輯 free list。
CS107 第 24 講用矩陣乘法與 Callgrind 建立量測流程，再拆解 GCC 的 constant folding、共同子運算式消除、dead-code elimination、strength reduction、code motion 與遞迴轉迴圈；最佳化從瓶頸證據開始。
CS107 第 25 講用精簡投影片建立 cache 的核心模型：記憶體存取成本不均，較小且較快的層級保存可能再次使用的資料，而 temporal 與 spatial locality 決定程式能否受益。
CS107 第 26 講用六個大問題收束十週內容：representation、text、memory、generics、execution 與 allocation；它以 explicit allocator 檢查學習成果，並把後續路線指向 CS111 與其他 systems 課。