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出版者:中国电力出版社

作者:（美）Steven Roman

出品人:

页数:600

译者:陈志远

出版时间:1-1

价格:65.00元

装帧:平装

isbn号码:9787508305349

丛书系列:

图书标签:

• 编程
• 计算机
• Visual Basic
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• API接口
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• 教程

《高级C++并发编程实战》 简介： 随着多核处理器的普及，并发编程已成为现代软件开发中不可或缺的核心技能。本书《高级C++并发编程实战》旨在为有一定C++基础，并希望深入理解和掌握C++标准库及现代技术栈中并发机制的开发者提供一本详尽、实用的指南。我们专注于讲解如何利用C++11/14/17/20引入的并发特性，构建高性能、高可靠性的并行应用。 本书内容涵盖了从基础理论到高级实践的广泛领域，绝不涉及Visual Basic或Windows API编程的具体细节。 第一部分：并发基础与C++内存模型 本部分将奠定坚实的理论基础。我们将深入剖析计算机体系结构中关于并行处理的挑战，特别是缓存一致性、指令重排等底层概念，这些是理解后续并发问题的关键。 C++内存模型（C++ Memory Model, CMM）： 我们将详细解读CMM的规范，解释`std::memory_order`（如`relaxed`, `acquire`, `release`, `acq_rel`, `seq_cst`）的精确含义及其对性能和正确性的影响。通过大量实例，展示如何利用内存排序保证数据可见性和顺序性。 数据竞争与未定义行为： 明确界定数据竞争的发生条件，强调避免未定义行为的重要性。我们将分析常见的同步原语的底层工作原理，确保读者对“什么可以安全共享”有清晰的认识。 原子操作（Atomics）： 全面覆盖`std::atomic`的使用，包括对基本类型、结构体以及锁无关（Lock-Free）算法的实现技巧。讨论如何利用硬件提供的原子指令（如CAS操作）来优化性能。 第二部分：同步原语的深入应用 本部分聚焦于C++标准库提供的核心同步工具，并探讨其在复杂场景下的应用与限制。 互斥锁的精细化管理： 不仅介绍`std::mutex`，更侧重于`std::recursive_mutex`和`std::timed_mutex`的使用边界。我们将用大量的代码示例来演示RAII（资源获取即初始化）原则在锁管理中的实践，包括`std::lock_guard`, `std::unique_lock`和`std::scoped_lock`的正确选择。 条件变量与生产者-消费者模型： 深入讲解`std::condition_variable`，包括等待、通知机制及其与互斥锁的配合方式。我们将构建健壮的、可中断的生产者-消费者队列，并探讨“虚假唤醒”问题及其规避策略。 读写锁的实现与替代方案： 尽管C++标准库在C++20之前并未直接提供标准的共享互斥锁（Reader-Writer Lock），但我们将展示如何基于现有原语（如原子操作和条件变量）高效地实现一个读写锁，并对比其性能特征。 第三部分：并发数据结构设计与实现 本书的核心价值之一在于指导读者设计和实现高性能的并发数据结构，这是构建大规模并行系统的基石。 并发栈与队列： 从简单的无锁栈（Lock-Free Stack）开始，逐步过渡到基于引用计数和内存回收机制的复杂无锁队列（如Michael-Scott队列）。 并发哈希表与B树： 探讨如何为高并发环境下的查找、插入和删除操作设计并发友好的数据结构。重点分析乐观锁（Optimistic Locking）和细粒度锁定（Fine-Grained Locking）在这些结构中的应用。 内存管理与并发： 讨论并发环境下内存分配和释放的挑战。介绍Hazard Pointers和Epoch-Based Reclamation (EBR) 等先进的无锁内存回收技术，以解决DCLP（Data-Lock-Free Programming）中的“阅读者-修改者”问题。 第四部分：并行算法与任务调度 本部分关注如何将工作有效地分解并分派给多个执行单元，最大化CPU利用率。 并行算法（Parallel Algorithms）： 详细讲解C++17引入的并行执行策略（Execution Policies），如`std::execution::par`, `std::execution::par_unseq`，及其与标准库算法（如`std::sort`, `std::transform`）的结合使用。讨论策略选择对性能的影响。 任务并发与异步编程： 深入研究`std::future`, `std::promise`, 和`std::packaged_task`。我们将重点讲解C++20引入的协程（Coroutines）特性，包括`std::coroutine_handle`, `co_await`, `co_yield`，如何利用它们构建基于事件驱动或基于任务的轻量级并发模型，从而替代或补充传统的线程模型。 线程管理与资源池： 讨论线程的创建、管理和销毁的开销。设计一个高效的线程池（Thread Pool）框架，用于管理固定数量的工作线程，并实现高效的任务分发机制。 第五部分：调试、测试与性能分析 并发程序的调试是出了名的困难。本部分提供实用的工具和方法论来保障并发代码的质量。 并发调试技术： 介绍如何利用GDB/LLDB的线程支持，设置条件断点，并分析锁竞争的日志记录。讨论静态分析工具在发现数据竞争和死锁方面的潜力。 单元测试与随机测试： 强调并发代码需要更严格的测试。我们将展示如何使用基于时间或基于事件的随机测试（Fuzz Testing）来暴露难以重现的竞态条件。 性能度量与瓶颈识别： 使用Linux `perf`, Intel VTune等专业工具来分析线程的上下文切换率、缓存未命中率以及锁等待时间。指导读者区分真正的计算瓶颈和同步开销。 本书的语言风格严谨、技术深入，每一章节都配有经过充分测试的、可直接应用于生产环境的C++代码示例。它不仅仅是一本参考手册，更是一本实践指南，旨在帮助读者从“写出能跑的并发代码”迈向“写出高性能、可维护的并发系统”。

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说实话，刚翻开这本书的时候，我有点担心它会像市面上很多其他工具书一样，堆砌一大堆API函数的签名，读起来枯燥乏味。但出乎意料的是，作者在讲解复杂概念时，总能用非常形象的比喻和贴近实际开发的场景来阐述。例如，在讲解内存管理和虚拟内存映射时，作者构建了一个非常直观的模型，这比看微软官方文档的抽象描述要容易理解得多。更让我惊喜的是，这本书并没有完全抛弃VB的特性，而是巧妙地将API调用与VB的事件驱动模型结合起来，展示了如何用VB强大的UI设计能力去包装高性能的底层功能。我曾经被一个关于线程同步的问题困扰了数周，最后还是在这本书的“临界区”和“事件对象”的章节中找到了完美的解决方案，作者对同步原语的实际应用分析得入木三分，这可不是随便一本VB教程能比拟的深度。

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坦白讲，这本书的难度绝对不适合初学者，它要求读者对Windows程序的基本运行机制有一定的概念。但是，对于那些已经厌倦了VB的“黑箱操作”，渴望探究程序运行本质的人来说，这是一次价值连城的投资。我特别推荐书中关于系统信息获取和进程间通信（IPC）的章节。作者展示了如何通过调用诸如`GetSystemMetrics`或使用命名管道（Named Pipes）实现应用程序间的协同工作。这些内容在其他通用的VB书籍中几乎是绝迹的。它不仅仅是教会你如何用VB调用API，更重要的是，它培养了一种“系统级思维”，让你在设计任何应用时，都会考虑到资源分配、消息传递的效率和系统的兼容性。这本书提供的知识广度和深度，足以让一个VB开发者在专业技能树上迈上一个巨大的台阶。

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这本书简直是为那些想深入Windows底层、但又不想被C++那些复杂指针和内存管理搞得焦头烂额的程序员量身定做的。我拿到手的时候，首先被它扎实的理论基础所吸引，作者并没有满足于仅仅停留在VB的“面向对象”表层，而是毫不留情地扒开了VB那层优雅的“壳”，直指Win32 API这座宏伟的、用C语言构建的宫殿。书中对消息循环的解析，简直是醍醐灌顶，我以前写VB程序总觉得事件驱动是种“魔法”，现在才明白那背后是多么精妙的同步与异步协作。特别是关于钩子（Hooks）那几章，讲解得极其细致，从API的声明、参数的对应，到返回值错误的排查，都有详尽的示例代码，这对于希望将VB应用程序性能提升到接近原生速度的开发者来说，价值不可估量。它教会的不是如何调用一个函数，而是如何理解Windows操作系统与应用程序之间的“契约”。

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这本书的组织结构也设计得非常合理，遵循了由浅入深、循序渐进的原则。开篇从最基础的句柄（Handle）概念讲起，这个基础概念的扎实建立，为后续理解窗口管理和对象生命周期打下了坚实的基础。后面的章节则逐步深入到更复杂的图形设备接口（GDI）和系统服务调用。特别是关于GDI的部分，作者没有仅仅停留在简单的绘图函数上，而是深入探讨了设备上下文（DC）的获取、释放以及各种绘图模式的选择，这些知识对于需要进行自定义控件渲染或复杂图表展示的开发者来说，简直是雪中送炭。虽然内容密度很高，但作者的行文流畅自然，读起来有一种老派技术书籍特有的严谨和厚重感，让人忍不住想一口气读完。

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对于一个有一定VB开发经验，但渴望突破现有框架限制的老手来说，这本书无异于一本“武功秘籍”。我最欣赏它的一点是其务实精神。它没有过多渲染API编程的难度，而是通过大量的实践案例，引导读者逐步建立起一套健壮的、能够处理异常情况的编程思维。比如，在文件I/O部分，它对比了高层VB函数和底层`ReadFile`/`WriteFile`的性能差异和适用场景，并给出了如何正确处理异步读写并等待完成的完整流程。这种对细节的关注，体现在每一个API调用和数据类型转换上，让你在实际开发中少走很多弯路。读完它，我感觉自己不再是一个仅仅会使用VB控件的“美工”，而是一个能与操作系统进行直接对话的工程师了。

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