程序设计导论

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出版者:机械工业出版社
作者:罗伯特
出品人:
页数:736
译者:
出版时间:2016-1-1
价格:CNY 139.00
装帧:平装
isbn号码:9787111524014
丛书系列:
图书标签:
  • 计算机
  • Python
  • 计算机科学
  • 软件-编程-工程
  • 编程
  • 程序设计
  • 入门
  • 计算机科学
  • 算法
  • 数据结构
  • 编程基础
  • C++
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  • Java
  • 导论
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具体描述

深入探索软件构建的基石:C++与面向对象编程的权威指南 书籍名称: 软件构建的基石:C++与面向对象编程的实践解析 作者: 领域资深专家 ISBN: (虚构)978-7-5680-XXXX-X --- 内容简介:重塑您的编程思维范式 本教材旨在为计算机科学、软件工程专业的学生以及希望系统性掌握现代软件开发核心技术的工程师提供一本全面、深入、且极具实践指导意义的参考书。它不关注于初学者入门级的“如何写出能跑的程序”,而是聚焦于如何构建健壮、高效、可维护、且面向未来扩展的大型软件系统。 本书的核心思想在于,软件质量的提升,依赖于对底层机制的深刻理解和对设计范式的严格遵循。我们将以C++语言为载体,但这并非一本单纯的语言特性手册,而是通过C++这一功能强大的工具,剖析和实践面向对象编程(OOP)的精髓,并延伸至泛型编程、并发处理等现代软件工程的关键领域。 第一部分:C++的深度剖析与性能优化(超越语法层面) 本部分将迅速跨越初级教程中冗余的语法介绍,直接切入C++在构建高性能应用中的核心优势和潜在陷阱。 1. 内存管理的精细控制与RAII范式 我们将彻底解析C++的内存布局、栈(Stack)与堆(Heap)的运作机制。重点深入讲解资源获取即初始化(RAII)原则,并对比智能指针(`std::unique_ptr`, `std::shared_ptr`, `std::weak_ptr`)在不同场景下的精确应用,确保资源泄漏无处遁形。此外,还会涵盖自定义内存分配器(Custom Allocators)的设计思路,以应对极端性能要求的场景。 2. 模板元编程(TMP)与泛型编程的威力 泛型编程是现代C++实现代码复用和类型安全的关键。本书将详述函数模板、类模板的复杂实例化过程,并深入探讨模板元编程技术。读者将学会如何利用`typename`, `enable_if`, 概念(Concepts,C++20)等工具,在编译期而非运行期进行复杂的类型检查和代码生成,从而编写出性能卓越且类型安全的通用算法库。 3. 链接、加载与ABI的秘密 理解程序如何从源代码转化为可执行文件至关重要。本章细致讲解预处理、编译、汇编、链接(静态与动态)的全过程。同时,我们会探讨应用二进制接口(ABI)对跨平台兼容性和继承体系的影响,帮助读者避免因对调用约定或虚函数表(vtable)理解不足而导致的运行时错误。 第二部分:面向对象设计的深度实践与设计模式(构建可维护性) 本书将OOP的四大支柱——封装、继承、多态、抽象——置于实际软件项目的背景下进行审视和应用。 4. 继承的陷阱与组合的艺术 我们不仅会介绍继承的机制,更会警示“Liskov替换原则”(LSP)在实际设计中的微妙之处。重点论述“优先使用组合而非继承”的设计哲学,并通过大量案例展示如何利用接口(抽象类)和运行时多态实现灵活的架构扩展。 5. 深入理解多态:虚函数与动态绑定 彻底剖析虚函数机制的底层实现,包括虚表(vtable)的结构、构造函数和析构函数中的多态行为限制。我们将详细阐述纯虚函数、抽象类在定义规范和约束条件方面的作用,确保开发者能安全地利用多态性。 6. 设计模式的系统化应用(超越GoF) 本书系统性地讲解设计模式,但着重于它们在大型、长期维护项目中的实际价值,而非简单的模式堆砌。我们将涵盖创建型(工厂、建造者)、结构型(适配器、装饰器)和行为型(策略、观察者)模式,并引入更高级的架构模式,如依赖注入(DI)框架的设计思想,以及如何使用模式来应对“脆弱的基类问题”。 第三部分:现代软件工程的进阶主题(面向并发与未来) 当软件系统需要处理海量数据和高并发请求时,传统单线程模型已无法满足要求。本部分将介绍构建现代高并发、高可靠系统的必备技能。 7. C++并发模型与同步原语的细致调优 全面介绍C++11/14/17/20引入的并发支持。深入讲解`std::thread`, `std::future`, `std::promise`的使用。核心内容放在同步机制上:互斥锁(Mutex)、读写锁(Reader-Writer Locks)、条件变量(Condition Variables)的正确使用边界。我们还会深入探讨原子操作(Atomics)的原理及其在无锁编程(Lock-Free Programming)中的应用,分析其性能优劣与正确性保障。 8. 内存模型与数据竞争的消除 这是理解高性能并发程序正确性的基石。我们将详细解释C++内存模型(Memory Model),阐述`std::memory_order`(如`acquire`, `release`, `relaxed`)的语义和作用,教导读者如何避免未定义行为,并编写出跨平台一致、高效的并发代码。 9. 错误处理哲学与断言机制 摒弃简单的错误码返回模式,本书推崇使用异常(Exceptions)进行结构化的错误处理,并探讨其性能开销与适用的场景。同时,我们将介绍强大的断言(Assertions)机制,区分运行时检查与编译期契约,确保软件在开发阶段就能捕获设计上的不一致性。 --- 本书的独特价值 本书的撰写风格严谨、逻辑清晰,旨在培养读者的工程思维和批判性分析能力。我们坚持以严谨的理论为基础,辅以精心设计的、避免了初级错误的、模拟真实工业场景的源代码示例。读者在完成本书的学习后,将不仅能熟练使用C++的特性,更重要的是,能够运用强大的面向对象和泛型编程思想,设计和实现具有卓越性能、高可维护性和强大扩展能力的复杂软件系统。这不仅仅是一本关于C++的书,更是一部关于如何高质量构建软件的方法论宝典。

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读后感

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用户评价

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《程序设计导论》这本书让我看到了编程的“艺术”一面。它不仅仅是关于如何让机器按照我们的指令工作,更是关于如何用最简洁、最优雅的方式来解决问题。作者在讲解算法时,经常会对比多种不同的实现方式,并分析它们在效率、可读性、可维护性等方面的优劣。这让我意识到,同一个问题,可能存在多种解决方案,而选择哪种方案,则需要综合考虑多种因素。我尤其喜欢作者在探讨“代码重用”时,所强调的“DRY原则”(Don't Repeat Yourself)。它让我明白了,将重复的代码块提取成函数或类,不仅可以减少代码量,更能提高代码的可维护性和健壮性。当我开始运用DRY原则来重构自己的代码时,我惊喜地发现,代码变得更加简洁、易懂,而且也更不容易出错。书中还包含了一些关于设计模式的初步介绍,虽然篇幅不多,但却为我打开了一扇通往更高级编程思想的大门。它让我明白了,许多编程中的常见问题,都已经被前人总结出了成熟的解决方案,而这些解决方案,就蕴含在各种设计模式之中。

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这本书给我的感觉就像是在探索一个精密而又充满创造力的世界。它不只是告诉你“怎么做”,更重要的是让你理解“为什么这么做”。例如,在讲解数据结构时,作者并没有仅仅罗列链表、栈、队列等名词,而是从实际应用场景出发,比如模拟排队购票系统如何用队列实现,又如撤销操作如何通过栈来完成,将抽象的概念与生活经验紧密联系起来。读到这里,我仿佛能亲身感受到数据结构在现实世界中的应用,它们不再是冰冷的代码,而是解决问题的有力工具。书中对于面向对象编程的阐释也令我耳目一新。作者并没有止步于类和对象的定义,而是深入探讨了继承、多态、封装等核心概念的实际意义和设计哲学。尤其是多态,作者通过一个生动的图形渲染例子,清晰地展示了不同形状(圆形、方形、三角形)如何通过统一的接口(绘制)来实现各自特有的绘制行为,这让我豁然开朗,理解了多态在构建可扩展、易维护的软件系统中的重要作用。此外,书中还穿插了许多关于软件工程的思考,比如如何编写清晰易读的代码、如何进行有效的调试、以及团队协作的重要性等等。这些内容虽然不是直接的编程技法,却为我打开了另一扇门,让我意识到程序设计不仅仅是技术活,更是一门需要严谨态度和良好习惯的艺术。

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《程序设计导论》这本书的价值在于它能够帮助读者建立起一套完整的编程知识体系。作者在讲解过程中,不断地将新知识与已学知识联系起来,形成一个有机的整体。我尤其欣赏作者在讲解循环时,所提供的“无限循环”陷阱的分析。它让我明白了,在设计循环时,必须确保循环最终能够终止,否则程序将陷入死循环,无法继续执行。这让我对程序的健壮性有了更深的认识。书中还包含了一些关于并发编程的初步介绍,虽然篇幅不多,但却为我打开了另一扇门,让我了解了如何处理多线程、多进程等问题。这让我意识到,在现代软件开发中,并发处理能力已经变得越来越重要。我特别喜欢作者在讲解并发时的“锁”机制,它让我明白了如何避免多个线程同时访问共享资源时产生的数据不一致问题。通过这本书,我感觉自己不再是那个对编程一无所知的“小白”,而是迈出了通往编程世界的第一步,并且对未来的学习充满了期待。

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《程序设计导论》这本书最让我感到惊喜的是它对编程思维的培养。它不仅仅是教会我写代码的语法,更重要的是让我学会如何去“思考”编程。作者在讲解流程控制时,并没有仅仅停留在if-else和while循环的表面,而是深入探讨了如何设计出清晰、高效的算法逻辑。我尤其喜欢书中关于“状态机”的介绍,它将复杂的系统行为抽象成一系列的状态和状态之间的转移,这种思考方式在处理用户交互、网络通信等场景时非常有用。作者通过一个简单的游戏角色AI设计例子,生动地展示了状态机的应用。此外,书中对于“抽象”这个概念的讲解也让我受益匪浅。作者通过不同层级的抽象,比如将低级硬件操作封装成高级API,让我理解了如何在复杂系统中隐藏细节,专注于更高级别的逻辑。这让我意识到,好的程序设计往往是建立在一系列精心设计的抽象之上的。在讲解数据组织时,作者还探讨了如何根据数据的访问模式来选择合适的数据结构,比如频繁的插入和删除会倾向于链表,而频繁的随机访问则更适合数组。这种对“为什么”的深入探究,让我逐渐摆脱了“复制代码”的模式,开始真正地理解和运用编程的智慧。

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这本书的阅读体验非常流畅,即使是对编程完全不了解的读者,也能被它循序渐进的讲解所吸引。作者的语言风格朴实而准确,没有过多的华丽辞藻,只有对知识最精炼的表达。我特别欣赏作者在讲解变量作用域时,所使用的“可见性”比喻。它将复杂的内存管理和生命周期概念,转化成了一个生动易懂的场景,让我能够轻松地理解变量在不同代码块中的生命周期和可见范围。这对于避免一些常见的bug,比如变量污染或未定义变量的使用,非常有帮助。书中还包含了一些关于文件I/O的内容,作者详细介绍了如何打开、读取、写入文件,以及如何处理文件不存在或访问权限不足等异常情况。这让我意识到,程序并不仅仅是运行在内存中,与外部世界的交互也是程序设计中不可或缺的一部分。我尤其喜欢作者在讲解错误处理时,所提出的“最小化影响原则”,即在出现错误时,应尽量将影响范围控制在最小,并提供清晰的错误信息给用户。这种严谨的错误处理态度,让我对编写健壮的程序有了更深的认识。

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刚翻开《程序设计导论》,就被它扎实的理论基础和清晰的逻辑脉络深深吸引。作者并非一股脑地灌输概念,而是循序渐进地引导读者理解计算机底层是如何工作的,从二进制的构成到数据类型的巧妙封装,再到各种控制结构的精妙设计,每一个环节都像是为读者量身打造的解谜游戏。尤其是关于内存管理的部分,写得尤为精彩。很多入门书籍往往会一带而过,或者使用过于抽象的比喻,让初学者感到困惑。但这本书却从最基本的地址空间讲起,结合实际的变量分配和函数调用栈,生动地解释了内存是如何被动态分配和回收的。我尤其喜欢作者在讲解指针时,不仅仅强调了其“地址”的本质,还深入剖析了指针运算的意义,以及它在数据结构和算法设计中扮演的关键角色。这种对细节的关注,让我在阅读过程中,仿佛能看到代码在内存中流淌,每一个字节的去向都清晰可见,极大地增强了我对程序运行机制的直观理解。此外,书中对于算法的介绍也绝非纸上谈兵,作者巧妙地将排序、查找等经典算法融入到实际问题的解决过程中,并通过不同算法在时间和空间复杂度上的对比,教会读者如何根据具体场景选择最合适的解决方案。这种理论与实践相结合的教学方式,让我受益匪浅,也为我未来深入学习更复杂的编程概念打下了坚实的基础。

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这本书的逻辑结构非常清晰,每个章节都紧密相连,层层递进。作者在讲解过程中,经常会引用实际的编程案例,让我能够将理论知识应用到实践中。我尤其喜欢作者在讲解数组时,所提供的“索引”概念。它让我明白了,数组中的每个元素都可以通过一个唯一的索引来访问,这使得对数据的查找和修改变得非常方便。这对于我后来学习更复杂的数据结构,比如哈希表,打下了坚实的基础。书中还包含了一些关于排序算法的详细介绍,比如冒泡排序、选择排序、插入排序等。作者不仅给出了每种算法的伪代码,还分析了它们的时间复杂度和空间复杂度,以及它们在不同场景下的适用性。这让我深刻理解了算法的效率对于程序性能的重要性。我特别喜欢作者在讲解冒泡排序时,所使用的“邻居交换”比喻,它让这个相对枯燥的算法变得生动有趣,也更容易理解。通过这本书,我感觉自己仿佛拥有了一本“编程地图”,能够指引我一步步地探索编程世界的奥秘,并且对未来的学习充满了信心。

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这本书最大的优点之一就是它能够激发读者的好奇心和探索欲。作者在讲解过程中,经常会抛出一些引人深思的问题,比如“为什么需要变量?”、“递归是如何工作的?”、“数据结构的选择会带来怎样的影响?”。这些问题引导我去思考,而不是被动地接受知识。在探讨递归时,作者并没有简单地给出递归的定义,而是通过计算阶乘、斐波那契数列等经典例子,逐步引导我理解递归的“自相似”特性和“基线条件”的重要性。当我真正理解了递归的原理后,我才恍然大悟,原来很多看似复杂的问题,用递归来解决可以变得如此优雅和简洁。书中还包含了一些关于离散数学基础的内容,比如集合论、逻辑推理等,这对于理解算法和数据结构非常有帮助。作者将这些数学概念与计算机科学紧密结合,让我看到了数学在编程中的强大支撑力。我尤其喜欢作者在分析算法复杂度时,所采用的图示和类比,这使得像大O表示法这样的抽象概念变得直观易懂。读完之后,我感觉自己仿佛拥有了一双“慧眼”,能够穿透代码的表面,洞察其背后的效率和优雅。

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这本书给我最大的启示是,编程不仅仅是“写代码”,更是“思考问题”的过程。作者在讲解过程中,始终强调“理解”的重要性,而不是死记硬背。例如,在讲解数据类型时,作者不仅介绍了整数、浮点数、布尔值等基本类型,还深入探讨了它们的底层表示方式,以及它们在计算机内部是如何运算的。这让我对数据的本质有了更深的理解,也为我后续学习更复杂的数据结构打下了基础。我尤其喜欢作者在分析字符串处理时,所提供的多种实现方式,以及它们在性能上的差异。这让我意识到,即使是简单的字符串操作,也可能存在性能瓶颈,而选择合适的实现方式,能够极大地提升程序的效率。此外,书中还包含了一些关于用户界面设计的基本原则,虽然不是编程的核心内容,但却让我意识到,一个好的程序,不仅要有强大的功能,还要有友好的用户体验。作者通过一些简单的图示,展示了如何设计清晰、直观的界面,以及如何避免一些常见的用户体验陷阱。

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《程序设计导论》这本书的魅力在于它的“抽丝剥茧”式教学方法。我一直对编程感到一丝畏惧,觉得它充满了晦涩的符号和复杂的逻辑。然而,这本书却用一种极其友好的方式,将这些“难点”一一化解。作者从最基础的输入输出开始,一步步构建起整个编程的框架。让我印象深刻的是关于条件语句和循环语句的讲解。它们看似简单,但作者却深入剖析了不同条件判断的优先级,以及嵌套循环可能带来的性能问题,并提供了优化建议。这让我意识到,即使是最基础的语法,也蕴含着深刻的学问。在讲解函数时,作者不仅强调了函数的定义和调用,还着重阐述了函数作为模块化设计基石的重要性。通过将复杂的任务分解成一个个独立的小函数,可以大大提高代码的可读性和可维护性。书中还包含了一些关于错误处理和异常机制的内容,这对于初学者来说尤为重要。学会如何预测和处理可能出现的错误,能够避免程序崩溃,提高程序的健壮性,这一点在实际开发中至关重要。我特别喜欢作者在讲解调试技巧时,分享的一些实用经验,比如如何利用断点逐行分析代码的执行流程,如何通过日志记录来追踪问题的根源。这些“干货”让我觉得这本书不仅仅是一本教材,更像是一位经验丰富的导师,在一步步地指导我如何成为一名合格的程序员。

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