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出版者:高等教育

作者:安志远

出品人:

页数:391

译者:

出版时间:2004-01-01

价格:24.5

装帧:简裝本

isbn号码:9787040133684

丛书系列:

图书标签:

• 软件
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• 计算机基础
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编程语言的艺术与实践：从基础语法到高级范式 书籍定位： 本书旨在为希望深入理解现代编程语言设计哲学、掌握不同编程范式的精髓，并能熟练运用至少两种主流语言解决复杂工程问题的读者提供一本全面而深入的指南。它超越了简单介绍特定语言语法的层面，着重剖析语言背后的计算理论基础、编译器/解释器的实现原理，以及如何通过精妙的语言特性来编写出高效、健壮、易于维护的代码。 目标读者： 1. 具备一定编程基础（熟悉至少一门命令式语言如 C++ 或 Python）的初中级开发者。 2. 计算机科学专业的学生，需要理解不同编程范式（如函数式、面向对象、逻辑式）的理论深度。 3. 希望转向系统级编程、编译器开发或底层软件架构的工程师。 --- 第一部分：计算的基石与语言的演化 (Foundations and Evolution) 第一章：形式语言与计算模型的回顾 本章将重温计算的理论基础，但这并非枯燥的数学证明，而是与编程实践紧密结合的视角。我们将探讨： 图灵机与 lambda 演算： 作为所有现代编程语言的理论核心，理解图灵完备性如何定义了“可计算性”。我们将使用简单的 Haskell 或 Scheme 示例来演示 lambda 抽象和递归的威力。 上下文无关文法 (CFG) 与巴科斯-诺尔范式 (BNF)： 深入解析编程语言的语法是如何被精确定义的。通过实际编写一个简单表达式语言的 BNF，读者将直观理解词法分析器（Lexer）和解析器（Parser）的工作原理。 语言的生命周期： 从源文件到可执行机器码的完整路径。我们将对比编译型、解释型、即时编译 (JIT) 三种主要执行策略的性能考量和设计权衡。 第二章：类型系统的力量：静态与动态的博弈 类型系统是软件可靠性的第一道防线。本章将深入剖析类型系统的设计哲学： 强类型与弱类型、静态类型与动态类型： 详细分析每种策略在开发效率、运行期错误捕获和性能优化上的优劣。 类型系统进阶： 介绍代数数据类型 (ADT)、判别联合 (Sum Types) 和乘积联合 (Product Types) 在现代语言（如 Rust、Scala）中的应用。理解它们如何替代传统面向对象编程中的大量运行时检查。 面向类型编程 (Type-Driven Development)： 探讨如何利用类型系统来编码业务规则，让编译器承担更多的逻辑验证工作。介绍 Haskell 的 Type Classes 或 C++ 的模板元编程作为实现多态和泛型的强大工具。 --- 第二部分：核心编程范式精讲 (Deep Dive into Paradigms) 第三章：命令式与面向对象编程的深化 本章不仅回顾 C++ 和 Java 的基础，更聚焦于 OOP 的深层设计原则及其现代局限性： 封装、继承与多态的边界： 分析“依赖倒置原则”和“组合优于继承”的实际工程意义。通过具体案例展示过度设计或滥用继承链导致的“脆弱基类问题”。 并发模型的演进： 从传统的线程与锁（Critical Sections, Mutexes）到更现代的异步/非阻塞 I/O (Futures, Async/Await)。我们将比较 Go 语言的 Goroutines 与 Erlang/Elixir 的 Actor 模型在处理高并发场景下的内在差异和性能特征。 内存管理哲学： 深入比较手动管理（RAII, 智能指针）、垃圾回收（标记-清除、分代回收）以及所有权系统（Rust 的借用检查器）的性能权衡、延迟影响和安全保证。 第四章：函数式编程：超越副作用的优雅 函数式编程 (FP) 是一种思维方式的转变。本章将致力于消除读者的“命令式思维定势”： 纯函数、不可变性和引用透明性： 理解这些概念如何从根本上简化并发编程和单元测试。我们将使用纯函数语言（如 F 或纯粹的 Scala）来重写复杂的有状态循环。 高阶函数与柯里化： 探讨函数作为“一等公民”的能力。演示如何通过函数组合 (Composition) 和管道操作符构建复杂的数据处理流程，实现代码的声明式风格。 Monads 入门（非数学化解释）： 这是一个令许多初学者望而却步的概念，本章将使用 I/O 操作、错误处理 (Either/Result) 和状态管理 (State Monad) 等实际场景，以一种更贴近工程实践的方式解释 Monad 解决“副作用”问题的巧妙机制。 第五章：逻辑式编程与约束求解 逻辑式编程（以 Prolog 为代表）提供了一种完全不同的解决问题视角：描述“是什么”而不是“如何做”。 事实、规则与查询： 建立起逻辑数据库的思维框架。 回溯搜索机制： 深入理解 Prolog 的执行模型——深度优先搜索与回溯。我们将用 Prolog 解决复杂的图遍历和调度问题，展示其在人工智能和形式化验证中的独特优势。 现代应用： 探讨 Prolog 的思想如何被融入到现代数据库查询语言（如 Datalog）和约束满足问题 (CSP) 求解器中。 --- 第三部分：面向工程实践的高级特性与工具链 (Advanced Engineering Aspects) 第六章：元编程与代码生成 元编程——让代码能够操作代码——是实现框架和高度可复用库的关键。 宏系统： 对比 Lisp 风格的 S-expression 宏和 C++ 模板元编程 (TMP) 的异同。分析宏在保证代码可读性与提高代码生成效率之间的平衡。 反射与内省 (Reflection and Introspection)： 探讨运行时检查类型信息的能力，以及它在序列化/反序列化框架（如 JSON 库）中的关键作用。同时警示过度依赖反射带来的性能损失和维护成本。 领域特定语言 (DSL) 的构建： 如何利用现有语言的特性（如 Operator Overloading 或 Domain Modeling）创建内部 DSL，以自然语言的方式表达复杂业务逻辑。 第七章：语言互操作性与运行时环境 在现代多语言项目中，语言之间的边界日益模糊。 Foreign Function Interface (FFI)： 详细介绍如何安全地从高级语言调用 C/C++ 编写的底层库。讨论数据结构对齐、调用约定以及跨语言异常处理的陷阱。 WebAssembly (Wasm) 的兴起： 探讨 Wasm 如何提供一个安全的、高性能的沙箱环境，使得 Rust、C++ 甚至未来语言的代码能够在浏览器中运行。分析 Wasm 的内存模型和线程模型。 运行时与虚拟机设计： 简要介绍 Java 虚拟机 (JVM) 和 .NET CLR 的架构，重点关注类加载器、字节码验证和 JIT 编译器的优化策略（如内联、逃逸分析）。 第八章：软件架构中的语言选择 本章是理论与工程的最终融合。不再探讨“哪个语言最好”，而是探讨“在特定约束下，哪个语言的最佳选择及其原因”。 性能关键型系统： 探讨 Rust/C++ 在硬件交互、低延迟交易系统中的优势，以及其对“零成本抽象”的追求。 大规模分布式系统： 分析 Erlang/Elixir 在构建容错、高可用性集群中的“Let It Crash”哲学，以及 Go 语言在微服务通信层面的简洁性。 数据科学与快速原型： 讨论 Python/R 凭借其庞大的生态系统和动态性，在探索性分析中无可替代的地位，以及它们在生产部署中需要注意的性能瓶颈。 --- 总结： 本书的最终目标是培养读者对“如何构建语言”的洞察力，而非仅仅停留在“如何使用语言”的层面。掌握这些知识，读者将能更审慎地评估新技术、选择最适合当前问题的工具，并最终成为能设计出更清晰、更健壮软件系统的工程师。

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第二次读完全书，是一本不错的计算机科学入门教材书。由于是“导论”，且是入门用书，囊括的内容很全，计算机中各种技术和应用都有提及，所以不会深入讲解。而我大学时用了错误的学习方法，什么都想搞懂，结果经常纠结一些书中没有讲明白的内容。以后要注意了！这种类型的书只是让学生对各种技术都有个初步了解即可，没必要抠细节。

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