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出版者:上海外语教育出版社

作者:黄跃文主编/方建军等编

出品人:

页数:270

译者:

出版时间:2004-10

价格:22.50元

装帧:简裝本

isbn号码:9787810952309

丛书系列:

图书标签:

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深入探索编程语言的基石：《C++面向对象程序设计与数据结构实践指南》 目标读者群： 本书专为对计算机科学基础有浓厚兴趣、希望系统掌握现代C++编程范式、并致力于在复杂软件开发领域深耕的初、中级程序员，以及相关专业的在校学生和自学者设计。 --- 第一部分：C++现代编程范式与核心机制的精炼梳理 本教程旨在引导读者跨越C语言的藩篱，全面拥抱C++这一现代、高性能的系统级编程语言。我们摒弃了对过时特性的冗余介绍，而是聚焦于C++17/20标准中最具生产力和设计优雅性的特性。 章节一：C++环境搭建与编译流程的深度解析 本章首先详细介绍了主流编译器（GCC/Clang/MSVC）的安装与配置，重点剖析了CMake作为现代项目构建系统的核心地位。我们不仅教授如何编写基础的`CMakeLists.txt`文件，更深入探讨了宏的运用、多目标管理、以及如何集成第三方库的依赖关系处理。通过实际案例，读者将掌握如何构建一个可跨平台、易于维护的C++工程结构。 章节二：类型系统、内存管理与RAII原则的实践 C++的强大源于其对底层资源的精确控制。本章将系统梳理C++的类型系统，包括值语义与引用语义的区别。核心内容聚焦于资源获取即初始化（RAII）原则，这是C++内存安全和资源管理的核心。我们将详细解析`std::unique_ptr`、`std::shared_ptr`和`std::weak_ptr`的使用场景、性能开销及底层实现机制，确保读者能熟练运用智能指针，彻底告别裸指针的风险。此外，还会探讨移动语义（Move Semantics）和完美转发（Perfect Forwarding）在优化性能和资源转移中的关键作用。 章节三：面向对象编程（OOP）的精髓与现代C++实现 面向对象是软件设计的基础范式。本章将从类与对象的封装性、继承性与多态性三大支柱深入讲解。我们不仅仅停留在语法层面，更侧重于设计思想的传授： 1. 封装与数据安全： 探讨`public`, `private`, `protected`的实际应用，以及友元（Friend）的必要性与潜在风险。 2. 继承与多态的深入理解： 重点解析虚函数（Virtual Functions）的工作原理、虚函数表（vtable）的结构，以及纯虚函数与抽象基类的构建。同时，深入讨论Liskov替换原则（LSP）在实际继承设计中的应用。 3. 构造与析构的生命周期管理： 详细剖析拷贝构造函数、拷贝赋值运算符的深拷贝实现，以及为什么需要自定义它们。 章节四：模板元编程与泛型编程的基石 泛型编程是C++实现代码复用和高阶抽象的关键。本章将彻底解析函数模板和类模板的定义与使用。随后，我们将进入模板特化（Template Specialization）和SFINAE（Substitution Failure Is Not An Error）的概念，为读者理解STL容器的复杂实现打下坚实基础。通过简单的模板元编程示例，展示如何在编译期进行类型检查和代码生成。 --- 第二部分：核心数据结构与算法的C++实现 理解数据结构不仅仅是记住算法的步骤，更重要的是如何用高效、符合语言特性的方式在C++中实现它们。本部分将结合STL的优秀实践，指导读者动手构建核心数据结构。 章节五：线性数据结构的精细构建与分析 本章聚焦于线性结构： 1. 动态数组与向量（Vector）： 深入分析`std::vector`的动态扩容策略（摊销复杂度分析），并手动实现一个具有基本功能的动态数组，理解其内存布局。 2. 链式结构（List & Forward List）： 实现单向链表和双向链表的插入、删除操作，并对比它们在随机访问性能上的差异。 3. 栈（Stack）与队列（Queue）： 基于已实现的链表结构，封装出栈和队列的操作接口，强化后进先出（LIFO）和先进先出（FIFO）的概念。 章节六：树形结构的高效表示与遍历 树是解决层次化和搜索问题的核心工具。 1. 二叉树基础： 详细介绍二叉树的结构定义，重点讲解前序、中序和后序遍历的递归与迭代实现。 2. 二叉搜索树（BST）： 实现BST的插入、查找和删除操作，并分析其在最坏情况（退化为链表）下的时间复杂度问题。 3. 平衡树的引入： 介绍AVL树或红黑树的基本思想（不要求完整实现复杂代码，但需理解其平衡机制和$ ext{O}(log n)$的保证），并演示如何使用STL中的`std::map`和`std::set`（它们底层基于红黑树）来高效地管理有序数据。 章节七：散列表（哈希表）的原理与冲突解决 哈希表提供了平均 $ ext{O}(1)$ 的查找性能，是现代软件中不可或缺的一部分。 1. 哈希函数设计： 探讨良好的哈希函数应具备的特性，并学习如何为自定义类型编写哈希函数。 2. 冲突解决策略： 详细对比链式法（Separate Chaining）和开放寻址法（Open Addressing）的优缺点。 3. STL `std::unordered_map` 实践： 通过实际应用，展示如何利用哈希表高效地进行频率统计、查找重复项和实现缓存映射。 章节八：图论基础及其在C++中的应用 图结构用于建模复杂的关联关系。 1. 图的表示法： 重点讲解邻接矩阵（Adjacency Matrix）和邻接表（Adjacency List）的优劣及C++实现。 2. 核心图遍历算法： 深入实现广度优先搜索（BFS）和深度优先搜索（DFS），并展示它们在迷宫求解、网络可达性分析中的应用。 3. 最短路径的初步探索： 介绍Dijkstra算法的基本思想及其在加权图中的应用场景。 --- 第三部分：高级主题与工程实践的融合 本部分将视野从纯粹的理论和数据结构实现提升到软件工程层面，探讨如何编写健壮、高效且易于维护的C++代码。 章节九：异常安全编程与断言的使用 软件的健壮性至关重要。本章讲解C++的异常处理机制（`try-catch`块），并强调异常安全保证的三个级别（强异常安全、基本异常安全、无异常保证）。此外，我们将探讨`assert()`和C++标准库提供的断言机制，用于在开发阶段捕获逻辑错误。 章节十：并发编程基础与同步原语 在多核时代，并发是性能优化的主要途径。本章将初步介绍现代C++的并发模型： 1. 线程管理： 使用`std::thread`创建和管理执行流。 2. 数据竞争与同步： 详细解释数据竞争的危害，并重点讲解互斥量（Mutex）、锁（Lock Guard/Unique Lock）和条件变量（Condition Variable）的使用，以确保共享数据的安全访问。 章节十一：性能优化初阶：代码剖析与工具链 好的代码不仅要正确，还要快速。本章指导读者如何定位性能瓶颈： 1. I/O操作的优化： 讲解如何通过`std::ios::sync_with_stdio(false)`等方式优化C++流的输入输出性能。 2. 基本剖析（Profiling）概念： 介绍使用外部工具（如Valgrind或特定IDE的内置分析器）对代码热点进行初步分析的方法，为后续的深入优化打下基础。 --- 总结与展望： 通过系统学习本书内容，读者将不仅掌握C++的语法和特性，更重要的是内化了面向对象的设计思想和数据结构驱动的算法实现能力。本书强调动手实践，所有核心算法和数据结构都以现代C++的最佳实践为蓝本进行编码实现，为读者未来深入学习标准库源码、参与大型系统开发，或钻研特定领域的计算密集型问题，奠定坚实且全面的基础。

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