C++程序设计:原理与实践(进阶篇)(原书第2版) 深入学习C++语言书籍 计算机程序设计书籍

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[美] 本贾尼·斯特劳斯特鲁普 著
图书标签:
  • C++
  • 程序设计
  • 进阶
  • 计算机科学
  • 编程
  • 算法
  • 数据结构
  • 软件工程
  • 面向对象编程
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店铺: 泰州新华书店图书专营店
出版社: 机械工业出版社
ISBN:9787111562528
商品编码:25937163624
包装:平装-胶订
开本:16
出版时间:2017-04-01

具体描述

内容简介

  C++之父BjarneStroustrup经典著作《C++程序设计:原理与实践(原书第2版)》基于新的C++11和C++14,广泛地介绍了程序设计的基本概念和技术,包括类型系统、算术运算、控制结构、错误处理等;介绍了从键盘和文件获取数值和文本数据的方法以及以图形化方式表示数值数据、文本和几何图形;介绍了C++标准库中的容器(如向量、列表、映射)和算法(如排序、查找和内积)的设计和使用。同时还对C++思想和历史进行了详细的讨论,很好地拓宽了读者的视野。为方便读者循序渐进学习,加上篇幅所限,《C++程序设计:原理与实践(原书第2版)》分为基础篇和进阶篇两册出版,基础篇包括第0~11章、第17~19章和附录A、C,进阶篇包括第12~16章、第20~27章和附录B、D、E。本书是进阶篇。本书通俗易懂、实例丰富,可作为大学计算机、电子工程、信息科学等相关专业的教材,也可供相关专业人员参考。

作者简介

  作者简介Programming: Principles and Practice Using C++, Second Edition你也许有理由问:“是一些什么人想要教我程序设计?”那么,下面给出作者的一些生平信息。Bjarne Stroustrup和Lawrence“Pete”Petersen合著了本书。Stroustrup还设计并讲授了面向大学一年级学生的课程,这门课程是与本书同步发展起来的,以本书的初稿作为教材。  Bjarne Stroustrup我是C++语言的设计者和初的实现者。在过去大约40年间,我使用C++和许多其他程序设计语言进行过各种各样的编程工作。我喜欢那些用在富有挑战性的应用(如机器人控制、绘图、游戏、文本分析以及网络应用)中的优美而又高效的代码。我教过能力和兴趣各异的人设计、编程和C++语言。我是ISO标准组织C++委员会的创建者,现在是该委员会语言演化工作组的主席。  这是我本入门性的书。我编著的其他书籍如《The C++ Pro-gramming Language》和《The Design and Evolution of C++》都是面向有经验的程序员的。  我生于丹麦奥尔胡斯一个蓝领(工人阶级)家庭,在家乡的大学获得了数学与计算机科学硕士学位。我的计算机科学博士学位是在英国剑桥大学获得的。我为AT&T;工作了大约25年,初在著名的贝尔实验室的计算机科学研究中心——Unix、C、C++及其他很多东西的发明地,后来在AT&T;实验室研究中心。  我现在是美国国家工程院的院士,ACM会士(Fellow)和IEEE会士。我获得了2005年度Sigma Xi(科学研究协会)的科学成就William Procter奖,我是首位获得此奖的计算机科学家。2010年,我获得了丹麦奥尔胡斯大学古老也富声望的奖项Rigmor og Carl Holst-Knudsens Videnskapspris,该奖项颁发给为科学做出贡献的与该校有关的人士。2013年,我被位于俄罗斯圣彼得堡的信息技术、力学和光学(ITMO)国立研究大学授予计算机科学荣誉博士学位。  至于工作之外的生活,我已婚,有两个孩子,一个是医学博士,另一个在进行博士后研究。我喜欢阅读(包括历史、科幻、犯罪及时事等各类书籍),还喜欢各种音乐(包括古典音乐、摇滚、蓝调和乡村音乐)。和朋友一起享受美食是我生活中必不可少的一部分,我还喜欢参观世界各地有趣的地方。为了能够享受美食,我还坚持跑步。  关于我的更多信息,请见我的网站www.stroustrup.com。特别是,你可以在那里找到我名字的正确发音。  Lawrence“Pete”Petersen2006年年末,Pete如此介绍他自己:“我是一名教师。近20年来,我一直在德州农工大学讲授程序设计语言。我已5次被学生选为优秀教师,并于1996年被工程学院的校友会选为杰出教师。我是Wakonse优秀教师计划的委员和教师发展研究院院士。  作为一名陆军军官的儿子,我的童年是在不断迁移中度过的。在华盛顿大学获得哲学学位后,我作为野战炮兵官员和操作测试研究分析员在军队服役了22年。1971年至1973年期间,我在俄克拉荷马希尔堡讲授野战炮兵军官的高级课程。1979年,我帮助创建了测试军官的训练课程,并在1978年至1981年及1985年至1989年期间在跨越美国的九个不同地方以首席教官的身份讲授这门课程。  1991年我组建了一个小型的软件公司,生产供大学院系使用的管理软件,直至1999年。我的兴趣在于讲授、设计和实现供人们使用的实用软件。我在乔治亚理工大学获得了工业管理学硕士学位,在德州农工大学获得了教育管理学硕士学位。我还从NTS获得了微型计算机硕士学位。我在德州农工大学获得了信息与运营管理学博士学位。  我和我的妻子Barbara都生于德州的布莱恩。我们喜欢旅行、园艺和招待朋友;我们花尽可能多的时间陪我们的儿子和他们的家庭,特别是我们的孙子和孙女Angelina、Carlos、Tess、Avery、Nicholas和Jordan。”  令人悲伤的是,Pete于2007年死于肺癌。如果没有他,这门课程绝对不会取得成功。

目录

出版者的话 
译者序 
前言 
引言 
作者简介 
第15章 容器和迭代器 1 
15.1 存储和处理数据 1 
15.1.1 处理数据 1 
15.1.2 泛化代码 2 
15.2 STL理念 4 
15.3 序列和迭代器 7 
15.3.1 回到实例 8 
15.4 链表 9 
15.4.1 链表操作 11 
15.4.2 遍历 12 
15.5 再次泛化vector 13 
15.5.1 遍历容器 15 
15.5.2 auto 15 
15.6 实例:一个简单的文本编辑器 16 
15.6.1 处理行 18 
15.6.2 遍历 18 
15.7 vector、list和string 21 
15.7.1 insert和erase 22 
15.8 调整vector类达到STL版本的功能 24 
15.9 调整内置数组达到STL版本的功能 26 
15.10 容器概览 27 
15.10.1 迭代器类别 28 
简单练习 29 
思考题 30 
术语 30 
习题 31 
附言 32 
第16章 算法和映射 33 
16.1 标准库算法 33 
16.2 最简单的算法f?ind() 34 
16.2.1 一些一般的应用 35 
16.3 通用搜索算法f?ind_if() 36 
16.4 函数对象 38 
16.4.1 函数对象的抽象视图 39 
16.4.2 类成员上的断言 39 
16.4.3 lambda表达式 40 
16.5 数值算法 41 
16.5.1 累积 42 
16.5.2 泛化accumulate() 43 
16.5.3 内积 44 
16.5.4 泛化inner_product() 45 
16.6 关联容器 45 
16.6.1 map 46 
16.6.2 map概览 47 
16.6.3 另一个map实例 50 
16.6.4 unordered_map 51 
16.6.5 set 53 
16.7 拷贝 54 
16.7.1 基本拷贝算法 55 
16.7.2 流迭代器 55 
16.7.3 使用set保持顺序 57 
16.7.4 copy_if 57 
16.8 排序和搜索 58 
16.9 容器算法 60 
简单练习 60 
思考题 61 
术语 62 
习题 62 
附言 63 
第17章 一个显示模型 64 
17.1 为什么要使用图形 64 
17.2 一个基本显示模型 65 
17.3 第一个例子 66 
17.4 使用GUI库 68 
17.5 坐标系 69 
17.6 Shape 70 
17.7 使用Shape类 70 
17.7.1 图形头文件和主函数 70 
17.7.2 一个几乎空白的窗口 71 
17.7.3 坐标轴 73 
17.7.4 绘制函数图 74 
17.7.5 Polygon 75 
17.7.6 Rectangle 76 
17.7.7 填充 78 
17.7.8 Text 78 
17.7.9 Image 80 
17.7.10 更多未讨论的内容 81 
17.8 让图形程序运行起来 81 
17.8.1 源文件 82 
简单练习 83 
思考题 83 
术语 83 
习题 84 
附言 84 
第18章 图形类 85 
18.1 图形类概览 85 
18.2 Point和Line 87 
18.3 Lines 88 
18.4 Color 91 
18.5 Line_style 93 
18.6 Open_polyline 95 
18.7 Closed_polyline 96 
18.8 Polygon 97 
18.9 Rectangle 99 
18.10 管理未命名对象 102 
18.11 Text 104 
18.12 Circle 105 
18.13 Ellipse 107 
18.14 Marked_polyline 108 
18.15 Marks 110 
18.16 Mark 111 
18.17 Image 112 
简单练习 114 
思考题 115 
术语 115 
习题 116 
附言 116 
第19章 设计图形类 117 
19.1 设计原则 117 
19.1.1 类型 117 
19.1.2 操作 118 
19.1.3 命名 119 
19.1.4 可变性 120 
19.2 Shape 121 
19.2.1 一个抽象类 122 
19.2.2 访问控制 123 
19.2.3 绘制形状 125 
19.2.4 拷贝和可变性 127 
19.3 基类和派生类 128 
19.3.1 对象布局 130 
19.3.2 类的派生和虚函数的定义 131 
19.3.3 覆盖 131 
19.3.4 访问 133 
19.3.5 纯虚函数 134 
19.4 面向对象程序设计的好处 135 
简单练习 136 
思考题 136 
术语 137 
习题 137 
附言 138 
第20章 绘制函数图和数据图 139 
20.1 简介 139 
20.2 绘制简单函数图 139 
20.3 Function 143 
20.3.1 默认参数 143 
20.3.2 更多例子 144 
20.3.3 lambda表达式 146 
20.4 Axis 146 
20.5 近似 148 
20.6 绘制数据图 152 
20.6.1 读取文件 153 
20.6.2 一般布局 154 
20.6.3 数据比例 155 
20.6.4 构造数据图 156 
简单练习 158 
思考题 159 
术语 159 
习题 159 
附言 160 
第21章 图形用户界面 161 
21.1 用户界面的选择 161 
21.2 “Next”按钮 162 
21.3 一个简单的窗口 163 
21.3.1 回调函数 164 
21.3.2 等待循环 166 
21.3.3 lambda表达式作为回调函数 166 
21.4 Button和其他Widget 167 
21.4.1 Widget 167 
21.4.2 Button 168 
21.4.3 In_box和Out_box 169 
21.4.4 Menu 170 
21.5 一个实例 170 
21.6 控制流反转 173 
21.7 添加菜单 174 
21.8 调试GUI代码 178 
简单练习 179 
思考题 179 
术语 180 
习题 180 
附言 181 
第22章 理念和历史 182 
22.1 历史、理念和专业水平 182 
22.1.1 程序设计语言的目标和哲学 182 
22.1.2 编程理念 183 
22.1.3 风格/范型 188 
22.2 程序设计语言历史概览 190 
22.2.1 最早的程序设计语言 191 
22.2.2 现代程序设计语言的起源 193 
22.2.3 Algol家族 197 
22.2.4 Simula 203 
22.2.5 C 204 
22.2.6 C++ 207 
22.2.7 今天 209 
22.2.8 参考资料 210 
思考题 211

前言/序言

  前 言Programming: Principles and Practice Using C++, Second Edition  该死的鱼雷!全速前进。  ——Admiral Farragut程序设计是这样一门艺术,它将问题求解方案描述成计算机可以执行的形式。程序设计中很多工作都花费在寻找求解方案以及对其求精上。通常,只有在真正编写程序求解一个问题的过程中才会对问题本身理解透彻。  本书适合于那些从未有过编程经验但愿意努力学习程序设计技术的初学者,它能帮助读者理解使用C++语言进行程序设计的基本原理并获得实践技巧。本书的目标是使你获得足够多的知识和经验,以便能使用最新、最好的技术进行简单有用的编程工作。达到这一目标需要多长时间呢?作为大学一年级课程的一部分,你可以在一个学期内完成这本书的学习(假定你有另外四门中等难度的课程)。如果你是自学的话,不要期望能花费更少的时间完成学习(一般来说,每周15个小时,14周是合适的学时安排)。  三个月可能看起来是一段很长的时间,但要学习的内容很多。写第一个简单程序之前,就要花费大约一个小时。而且,所有学习过程都是渐进的:每一章都会介绍一些新的有用的概念,并通过真实应用中的例子来阐述这些概念。随着学习进程的推进,你通过程序代码表达思想的能力——让计算机按你的期望工作的能力,会逐渐稳步地提高。我绝不会说:“先学习一个月的理论知识,然后看看你是否能使用这些理论吧。”  为什么要学习程序设计呢?因为我们的文明是建立在软件之上的。如果不理解软件,那么你将退化到只能相信“魔术”的境地,并且将被排除在很多最为有趣、最具经济效益和社会效益的领域之外。当我谈论程序设计时,我所想到的是整个计算机程序家族,从带有GUI(图形用户界面)的个人计算机程序,到工程计算和嵌入式系统控制程序(如数码相机、汽车和手机中的程序),以及文字处理程序等,在很多日常应用和商业应用中都能看到这些程序。程序设计与数学有些相似,认真去做的话,会是一种非常有用的智力训练,可以提高我们的思考能力。然而,由于计算机能做出反馈,程序设计不像大多数数学形式那么抽象,因而对多数人来说更易接受。可以说,程序设计是一条能够打开你的眼界,将世界变得更美好的途径。最后,程序设计可以是非常有趣的。  为什么学习C++这门程序设计语言呢?学习程序设计是不可能不借助一门程序设计语言的,而C++直接支持现实世界中的软件所使用的那些关键概念和技术。C++是使用最为广泛的程序设计语言之一,其应用领域几乎没有局限。从大洋深处到火星表面,到处都能发现C++程序的身影。C++是由一个开放的国际标准组织全面考量、精心设计的。在任何一种计算机平台上都能找到高质量的、免费的C++实现。而且,用C++所学到的程序设计思想,大多数可直接用于其他程序设计语言,如C、C#、Fortran以及Java。最后一个原因,我喜欢C++适合编写优美、高效的代码这一特点。  本书不是初学程序设计的最简单入门教材,我写此书的用意也不在此。我为本书设定的目标是——这是一本能让你学到基本的实用编程技术的最简单书籍。这是一个非常雄心勃勃的目标,因为很多现代软件所依赖的技术,不过才出现短短几年时间而已。  我的基本假设是:你希望编写供他人使用的程序,并愿意认真负责地以较高质量完成这个工作,也就是说,假定你希望达到专业水准。因此,我为本书选择的主题覆盖了开始学习实用编程技术所需要的内容,而不只是那些容易讲授和容易学习的内容。如果某种技术是你做好基本编程工作所需要的,那么本书就会介绍它,同时展示用以支持这种技术的编程思想和语言工具,并提供相应的练习,期望你通过做这些练习来熟悉这种技术。但如果你只想了解“玩具程序”,那么你能学到的将远比我所提供的少得多。另一方面,我不会用一些实用性很低的内容来浪费你的时间,本书介绍的内容都是你在实践中几乎肯定会用到的。  如果你只是希望直接使用别人编写的程序,而不想了解其内部原理,也不想亲自向代码中加入重要的内容,那么本书不适合你,采用另一本书或另一种程序设计语言会更好些。如果这大概就是你对程序设计的看法,那么请同时考虑一下你从何得来的这种观点,它真的满足你的需求吗?人们常常低估程序设计的复杂程度和它的重要性。我不愿看到,你不喜欢程序设计是因为你的需求与我所描述的软件世界之间不匹配而造成的。信息技术世界中有很多地方是不要求程序设计知识的。本书面向的是那些确实希望编写和理解复杂计算机程序的人。  考虑到本书的结构和注重实践的特点,它也可以作为学习程序设计的第二本书,适合那些已经了解一点C++的人,以及那些会用其他语言编程而现在想学习C++的人。如果你属于其中一类,我不好估计你学习这本书要花费多长时间。但我可以给你的建议是,多做练习。因为你在学习中常见的一个问题是习惯用熟悉的、旧的方式编写程序,而不是在适当的地方采用新技术,多做练习会帮助你克服这个问题。如果你曾经按某种更为传统的方式学习过C++,那么在进行到第7章之前,你会发现一些令你惊奇的、有用的内容。除非你的名字是Stroustrup,否则你会发现我在本书中所讨论的内容不是“你父辈的C++”。  学习程序设计要靠编程实践。在这一点上,程序设计与其他需要实践学习的技艺是相似的。你不可能仅仅通过读书就学会游泳、演奏乐器或者开车,必须进行实践。同样,你也不可能不读写大量代码就学会程序设计。本书给出了大量代码实例,都配有说明文字和图表。你需要通过读这些代码来理解程序设计的思想、概念和原理,并掌握用来表达这些思想、概念和原理的程序设计语言的特性。但有一点很重要,仅仅读代码是学不会编程实践技巧的。为此,你必须进行编程练习,通过编程工具熟悉编写、编译和运行程序。你需要亲身体验编程中会出现的错误,学习如何修改它们。总之,在学习程序设计的过程中,编写代码的练习是不可替代的。而且,这也是乐趣所在!  另一方面,程序设计远非遵循一些语法规则和阅读手册那么简单。本书的重点不在于C++的语法,而在于理解基础思想、原理和技术,这是一名好程序员所必备的。只有设计良好的代码才有机会成为一个正确、可靠和易维护的系统的一部分。而且,“基础”意味着延续性:当现在的程序设计语言和工具演变甚至被取代后,这些基础知识仍会保持其重要性。  那么计算机科学、软件工程、信息技术等又如何呢?它们都属于程序设计范畴吗?当然不是!但程序设计是一门基础性的学科,是所有计算机相关领域的基础,在计算机科学领域占有重要的地位。本书对算法、数据结构、用户接口、数据处理和软件工程等领域的重要概念和技术进行了简要介绍,但本书不能替代对这些领域的全面、均衡的学习。  代码可以很有用,同样可以很优美。本书会帮你了解这一点,同时理解优美的代码意味着什么,并帮你掌握构造优美代码的原理和实践技巧。祝你学习程序设计顺利!  致学生到目前为止,我在德州农工大学已经用本书教过几千名大一新生,其中60%曾经有过编程经历,而剩余40%从未见过哪怕一行代码。大多数学生的学习是成功的,所以你也可以成功。  你不一定是在某门课程中学习本书,本书也广泛用于自学。然而,不管你学习本书是作为课程的一部分还是自学,都要尽量与他人协作。程序设计有一个不好的名声——它是一种个人活动,这是不公正的。大多数人在作为一个有共同目标的团体的一份子时,工作效果更好,学习得更快。与朋友一起学习和讨论问题不是“作弊”,而是取得进步最有效同时也是最快乐的途径。如果没有特殊情况的话,与朋友一起工作会促使你表达出自己的思想,这正是测试你对问题理解和确认你的记忆的最有效方法。你没有必要独自解决所有编程语言和编程环境上的难题。但是,请不要自欺欺人——不去完成那些简单练习和大量的习题(即使没有老师督促你,你也不应这样做)。记住:程序设计(尤其)是一种实践技能,需要通过实践来掌握。如果你不编写代码(完成每章的若干习题),那么阅读本书就纯粹是一种无意义的理论学习。  大多数学生,特别是那些爱思考的好学生,有时会对自己努力工作是否值得产生疑问。当你产生这样的疑问时,休息一会儿,重新读一下前言,读一下第1章和第22章。在那里,我试图阐述我在程序设计中发现了哪些令人兴奋的东西,以及为什么我认为程序设计是能为世界带来积极贡献的重要工具。如果你对我的教学哲学和一般方法有疑问,请阅读引言。  你可能会对本书的厚度感到担心。本书如此之厚的一部分原因是,我宁愿反复重复一些解释说明或增加一些实例,而不是让你自己到处找这些内容,这应该令你安心。另外一个主要原因是,本书的后半部分是一些参考资料和补充资料,供你想要深入了解程序设计的某个特定领域(如嵌入式系统程序设计、文本分析或数值计算)时查阅。  还有,学习中请耐心些。学习任何一种重要的、有价值的新技能都要花费一些时间,而这是值得的。  致教师本书不是传统的计算机科学导论书籍,而是一本关于如何构造能实际工作的软件的书。因此本书省略了很多计算机科学系学生按惯例要学习的内容(图灵完全、状态机、离散数学、乔姆斯基文法等)。硬件相关的内容也省略了,因为我假定学生从幼儿园开始就已经通过不同途径使用过计算机了。本书也不准备涉及一些计算机科学领域最重要的主题。本书是关于程序设计的(或者更一般地说,是关于如何开发软件的),因此关注的是少量主题的更深入的细节,而不是像传统计算机课程那样讨论很多主题。本书只试图做好一件事,而且计算机科学也不是一门课程可以囊括的。如果本书被计算机科学、计算机工程、电子工程(我们最早的很多学生都是电子工程专业的)、信息科学或者其他相关专业所采用,我希望这门课程能和其他一些课程一起进行,共同形成对计算机科学的完整介绍。  请阅读引言,那里有对我的教学哲学、一般方法等的介绍。请在教学过程中尝试将这些观点传达给你的学生。  ISO标准C++C++由一个ISO标准定义。第一个ISO C++标准于1998年获得批准,所以那个版本的C++被称为C++98。写本书第1版时,我正从事C++11的设计工作。
《现代C++探索:精炼技艺与高性能之道》 内容概述 本书并非一本泛泛而谈的C++入门指南,而是为那些已经掌握了C++基础知识,渴望在软件开发领域达到更高层次的开发者精心打造的进阶读物。我们深入剖析C++语言的精髓,聚焦于现代C++标准(C++11、C++14、C++17、C++20及后续发展)所带来的强大功能和全新范式。全书围绕“原理与实践”的理念,力求在理论深度和实际应用之间找到最佳平衡点,引导读者理解C++核心机制的运作原理,并学会如何将这些原理转化为高效、可靠、易于维护的软件。 目标读者 已具备C++基础编程能力,理解变量、数据类型、控制流、函数、类、继承、多态等核心概念的开发者。 希望系统性地学习现代C++特性,提升代码质量和性能的工程师。 正在进行或计划进行大型、复杂C++项目开发的团队成员。 对操作系统、嵌入式系统、游戏开发、高性能计算、金融交易系统等对性能和底层控制有较高要求的领域感兴趣的开发者。 愿意投入时间深入理解语言细节,而非仅仅停留在语法层面的学习者。 核心主题与章节亮点 本书内容涵盖了C++进阶学习的多个关键领域,以下将进行详细阐述: 第一部分:精炼C++核心机制 1. 内存管理与对象生命周期深度剖析: 理解RAII (Resource Acquisition Is Initialization) 的深层含义: 超越简单的智能指针应用,深入理解RAII模式如何优雅地管理各种资源(内存、文件句柄、锁等),以及它在异常安全性和资源泄漏预防中的核心作用。探讨自定义RAII类的设计原则。 智能指针的精细化运用: 详细比较`std::unique_ptr`、`std::shared_ptr`、`std::weak_ptr`在不同场景下的适用性,以及它们的性能开销。学习如何避免循环引用、管理自定义删除器、以及在复杂数据结构中使用智能指针。 自定义内存分配与池技术: 探讨`operator new`/`operator delete`的重载,以及如何基于特定应用场景(如频繁创建/销毁小对象)设计和实现自定义内存池,以提升性能和减少内存碎片。 理解对象的拷贝、移动与赋值: 深入分析拷贝构造函数、拷贝赋值运算符、移动构造函数、移动赋值运算符的生成规则与自定义实现。重点讲解C++11引入的移动语义如何极大地优化资源转移,减少不必要的拷贝开销。 2. 类型系统与元编程的魔力: 模板元编程 (TMP) 的艺术: 探索模板的递归、条件编译、类型萃取等技术,展示如何利用模板在编译时执行计算,生成类型,实现编译时断言和错误检查。理解`constexpr`在编译时计算中的作用。 现代C++类型推导: 深入理解`auto`、`decltype`、`decltype(auto)`的语义,以及它们在简化代码、防止类型错误方面的强大能力。 类型特征 (Type Traits): 学习`std::is_same`、`std::is_base_of`、`std::is_convertible`等类型特征,以及如何利用它们编写泛型代码,实现编译时对类型的判断和约束。 Concepts (C++20): 详细讲解Concepts如何为模板参数提供清晰的约束,提高代码的可读性、可维护性和编译错误信息的可理解性。提供实际应用示例。 第二部分:现代C++的强大特性与范式 3. 并发编程与并行执行: 线程与任务的协作: 深入讲解`std::thread`、`std::async`、`std::future`、`std::promise`等标准库工具,以及如何有效地创建、管理和同步线程。 并发同步机制: 详细介绍互斥量(`std::mutex`)、条件变量(`std::condition_variable`)、读写锁(标准库尚未提供,但讲解其概念和实现思路)、原子操作(`std::atomic`)等,以及如何在多线程环境中安全地共享数据。 并发设计模式: 探讨常见的并发设计模式,如生产者-消费者模式、线程池模式、事件驱动模型等,并给出C++实现。 并行算法: 介绍C++17引入的并行STL算法,以及如何通过`execution`策略 (`std::execution::par`, `std::execution::seq`) 轻松地将现有算法并行化,榨取多核处理器的性能。 4. 函数式编程思想与Lambda表达式: Lambda表达式的精通: 覆盖Lambda表达式的语法糖,从捕获列表、参数列表、返回类型到各种高级用法(如返回Lambda、递归Lambda、泛型Lambda)。 函数对象与算法的结合: 学习如何利用Lambda表达式和函数对象(仿函数)与STL算法(如`std::for_each`、`std::transform`、`std::find_if`)高效地组合,实现简洁、富有表达力的代码。 函数式风格的实践: 探讨函数式编程的核心思想,如不可变性、纯函数、高阶函数,并展示如何在C++中适当地采纳这些思想,以提升代码的可测试性和可预测性。 5. C++20及后续标准的新特性: 模块 (Modules): 深入理解Modules如何取代传统的头文件,解决依赖关系混乱、编译速度慢等问题,并提供清晰的模块化设计思路。 协程 (Coroutines): 详细讲解协程的原理,以及如何使用`co_await`, `co_yield`, `co_return`来编写异步、非阻塞的代码,特别是在I/O密集型和网络编程中的应用。 Ranges (范围库): 介绍Ranges库如何提供一种更流畅、更具表达力的处理序列数据的方式,以及其与STL算法的协同工作。 Concepts (再次强调): 重点关注Concepts在C++20中的重要性,以及它如何重塑泛型编程的未来。 其他重要特性: 简要介绍`std::span`、`std::jthread`、三路比较运算符(`<=>`)等,并说明它们在实际开发中的价值。 第三部分:高性能与工程实践 6. 性能优化策略与工具: 剖析性能瓶颈: 介绍性能分析的基本方法和常用工具(如`gprof`、`perf`、VTune等),教会读者如何识别代码中的性能热点。 微观优化技巧: 深入讲解编译器优化(如内联、循环展开、常量折叠),数据结构选择的影响,以及高效的算法设计。 内存访问模式优化: 强调缓存局部性、数据对齐、数组/向量优先等概念,以及如何调整数据布局以获得最佳的CPU缓存利用率。 避免不必要的开销: 识别和消除虚函数调用、异常抛出、类型转换等潜在的性能损耗。 SIMD指令集与向量化: 介绍SIMD(Single Instruction, Multiple Data)的概念,以及如何利用内在函数或编译器自动向量化来加速计算密集型任务。 7. 健壮性与异常安全: 异常安全级别: 详细阐述基本异常安全性、强异常安全性、事务性异常安全性,并提供在代码设计和实现中达到这些级别的策略。 RAII与异常处理的结合: 再次强调RAII模式在异常安全中的关键作用,以及如何设计能够保证资源正确释放的RAII类。 错误处理策略: 比较异常、错误码、`std::optional`、`std::expected`(C++23)等错误处理机制,并指导读者选择最适合的方案。 静态断言与运行时断言: 学习如何使用`static_assert`在编译时捕获逻辑错误,以及如何合理使用运行时断言进行调试和验证。 8. 软件设计模式与C++实践: 面向对象设计原则 (SOLID): 回顾并结合C++特性,讲解单一职责原则、开闭原则、里氏替换原则、接口隔离原则、依赖倒置原则。 经典的C++设计模式: 重点介绍单例模式(及其线程安全实现)、工厂模式、建造者模式、观察者模式、策略模式、装饰器模式等,并提供现代C++风格的实现。 现代C++设计范式: 讨论函数式编程、组合而非继承、数据驱动设计等现代开发理念在C++中的应用。 代码组织与可维护性: 强调清晰的命名、模块化设计、低耦合、高内聚的原则,以及如何利用C++的特性(如命名空间、私有成员、友元函数)来管理代码复杂度。 本书特色 深度与广度的结合: 既深入剖析C++的核心原理,又广泛覆盖现代C++的最新特性和实用技术。 理论联系实际: 每一项技术点的讲解都配以精心设计的代码示例,帮助读者理解其工作机制,并能够直接应用于实际项目中。 强调“为什么”: 不仅仅是告诉读者“怎么做”,更重要的是解释“为什么这样做”,让读者知其然,更知其所以然。 面向未来: 关注C++的未来发展方向,介绍最新的标准特性,帮助读者保持技术领先。 实战导向: 许多章节的内容直接服务于提升软件性能、健壮性、可维护性等实际工程需求。 总结 《现代C++探索:精炼技艺与高性能之道》将引领您穿越C++的语言细节,抵达其核心的抽象和能力。通过掌握本书介绍的知识和技巧,您将能够编写出更高效、更健壮、更具表现力的C++代码,自信地应对现代软件开发的挑战,并在C++编程的道路上迈向新的高度。本书不仅仅是一本技术参考书,更是一位陪伴您深入理解C++、提升编程内功的良师益友。

用户评价

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这本书最让我印象深刻的一点是,它并没有仅仅停留在“是什么”的层面,而是深入挖掘了“为什么”。例如,在讲解 C++ 的 RAII(Resource Acquisition Is Initialization)原则时,作者花费了大量篇幅去解释它对于编写健壮、安全代码的重要性,并且通过大量的代码示例,展示了如何将 RAII 应用于文件句柄、网络连接、锁等各种资源的管理。这让我意识到,RAII 不仅仅是一种编程技巧,更是一种重要的设计思想,能够极大地降低程序出错的概率。 书中关于异常处理的部分,同样给我带来了许多启发。我一直认为自己能够有效地处理异常,但书中对异常安全性(exception safety)的讨论,特别是强异常安全(strong exception guarantee)、基本异常安全(basic exception guarantee)和无异常(no exception guarantee)的区分,让我对异常处理有了更严谨的认识。作者通过分析不同场景下的代码,揭示了不当的异常处理可能导致的潜在问题,并提供了一系列实用的建议,指导我如何编写在异常发生时能够保持程序状态一致性的代码。

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对于 C++ 的内存管理,我一直认为自己已经掌握得相当不错,能够熟练运用智能指针。然而,《C++程序设计:原理与实践(进阶篇)》却在这一领域给我带来了全新的视角。书中不仅仅是讲解了 `shared_ptr`、`unique_ptr`、`weak_ptr` 的用法,更深入地探讨了它们背后的实现原理,例如引用计数机制、内存泄漏的常见原因以及如何避免。我尤其欣赏书中关于自定义分配器(allocator)的章节,这部分内容让我意识到,在某些性能敏感的场景下,标准库提供的默认分配器可能并非最佳选择。通过理解自定义分配器的设计,我开始思考如何在实际项目中根据具体需求进行优化,例如为频繁创建和销毁的小对象设计更高效的内存池。 此外,书中对 C++11、C++14、C++17 等新标准的特性进行了系统性的梳理和解读。许多我之前只是“知道有”的特性,比如 `constexpr`、lambda 表达式的捕获机制、`std::any` 和 `std::variant` 的应用,都在书中得到了详尽的阐述。作者通过对比不同标准下的实现方式,清晰地展示了 C++ 语言的进步和演化。例如,在讲到 `std::thread` 时,书中不仅介绍了如何创建和管理线程,还讨论了线程同步的各种方式,以及并发编程中容易遇到的竞态条件和死锁问题,并提供了相应的解决策略。

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作为一名长期使用 C++ 的开发者,我对 C++ 的链接模型和符号解析一直抱有一些模糊的认识。这本书在这方面的详细阐述,堪称我学习道路上的一大亮点。《C++程序设计:原理与实践(进阶篇)》并没有将这一部分内容简单带过,而是深入剖析了静态库、动态库的创建与使用,以及它们在不同操作系统下的差异。书中对链接器的工作原理、符号表的结构、以及各种链接错误的排查方法,进行了细致的讲解。 特别是关于 C++ 的 Name Mangling(名称修饰)的介绍,让我茅塞顿开。我之前对不同编译器生成的函数签名感到困惑,而书中的解释让我明白了 Name Mangling 的目的以及它背后的逻辑。这对于理解跨平台开发、第三方库集成,以及调试一些低级别的链接问题都至关重要。通过这本书,我学会了如何更好地理解编译、链接这一系列过程,这对于优化程序的构建过程、解决复杂的链接依赖问题,以及深入理解 C++ 程序在其生命周期中的演变,都起到了至关重要的作用。

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作为一名有多年C++开发经验的程序员,我一直在寻找一本能够真正帮助我突破瓶颈、深入理解C++精髓的书籍。市面上充斥着大量介绍C++基础语法的书籍,但真正能触及语言底层设计理念、揭示高级特性的却屈指可数。当看到《C++程序设计:原理与实践(进阶篇)(原书第2版)》时,我满怀期待。这本书确实没有让我失望,它犹如一位经验丰富的老者,循循善诱地引导我重新审视C++的每一个角落。 书的开篇,作者并没有直接抛出晦涩难懂的概念,而是从 C++ 的演进历史和设计哲学娓娓道来,这让我对这门语言有了更宏观、更深刻的认识。紧接着,书中对模板元编程的讲解,可以说是字字珠玑。我一直对模板感到既熟悉又陌生,总觉得它是一个黑箱,而这本书则一步步拆解了模板的底层机制,并通过大量实际例子,展示了如何利用模板实现编译时计算、类型推导以及泛型编程的极致。特别是关于 SFINAE(Substitute Failure Is Not An Error)的深入剖析,让我豁然开朗,理解了为什么某些模板重载会失效,以及如何巧妙地规避这些问题。

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我一直对 C++ 的并发编程和多线程模型感到有些力不从心,常常在实际项目中遇到难以解决的同步问题。而《C++程序设计:原理与实践(进阶篇)》在这方面的内容,简直是一场及时雨。书中对 `std::mutex`、`std::condition_variable`、`std::atomic` 等并发原语的讲解,不仅清晰易懂,而且深入到了它们底层的实现机制。作者通过生动的比喻和详细的代码示例,让我彻底理解了互斥锁、条件变量是如何工作的,以及原子操作的优势和局限性。 更令我惊喜的是,书中还专门开辟了章节来讨论并发设计模式,比如生产者-消费者模式、读写锁模式等。这些模式在实际项目中有着广泛的应用,能够有效地解决常见的并发问题。作者通过对这些模式的讲解,不仅教会了我如何应用它们,更重要的是,让我学会了如何分析问题、选择合适的模式,以及如何避免在实现过程中踩入陷阱。读完这部分内容,我感觉自己在面对复杂的并发场景时,已经多了一份自信和底气。

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