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出版者:CreateSpace Independent Publishing Platform

作者:Jonas Skeppstedt

出品人:

页数:786

译者:

出版时间:2016-3-6

价格:USD 32.00

装帧:Paperback

isbn号码:9781530414154

丛书系列:

图书标签:

• Programming
• C/C++
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深入探索现代 C 语言编程的艺术与实践 《代码的诗篇：驾驭现代 C 语言的性能与优雅》 图书简介 本书并非一本旨在教授 C 语言基础语法的入门教材，也完全不涉及任何关于“编写高效 C 代码”的具体优化技巧和性能调优方法论。相反，它聚焦于 C 语言作为一门强大工具在现代软件工程领域中的哲学、结构设计以及生态系统集成。我们相信，真正的代码质量不仅仅是速度的体现，更是其清晰度、可维护性、安全性和跨平台适应性的综合体现。 本书面向的是已经熟练掌握 C 语言标准（包括但不限于 C99、C11 及 C18/C23 的新特性）的开发者、系统架构师以及希望提升代码素养的资深工程师。它旨在拓展读者的视野，超越单纯的编译和运行，进入到对 C 语言在复杂项目背景下的更高层次的思考。 --- 第一部分：C 语言的哲学与演进：超越汇编的抽象边界 本部分深入探讨 C 语言诞生的历史背景，以及它如何在高级抽象与机器级控制之间找到一个永恒的平衡点。我们不会讨论任何关于内存布局优化或循环展开的细节。 第一章：C 语言的“中间性”：为何它依然是核心 本章分析 C 语言在现代编程语言谱系中的独特地位。我们讨论 C 语言的最小主义设计哲学如何影响了操作系统、编译器和嵌入式系统的构建。重点关注其类型系统（以及弱类型的边界效应）如何促进了对硬件资源的精确控制，同时探讨这种设计哲学在面对高级抽象需求时的局限性。我们将审视 C 语言标准委员会在保持语言核心不变性方面的努力与挑战。 第二章：从 K&R 到 C23：标准演进中的非性能考量 本章梳理 C 语言标准（如 C99、C11）的演进路径，但视角完全集中在语言特性的“可用性”、“可读性”和“安全模型”的改进上，而非性能影响。例如，我们将详述 `_Generic` 选择器、原子操作（Atomic Operations）的引入在语义清晰性上的意义，以及对可变参数宏（Variadic Macros）的改进如何提升了宏使用的健壮性。我们着重分析这些标准化努力如何帮助 C 代码更好地融入现代软件生态，例如与 C++ 或 Rust 等语言的互操作性。 --- 第二部分：结构化编程的艺术：数据组织与抽象边界的构建 本部分将 C 语言的结构体、联合体和函数指针作为构建复杂软件架构的基石，讨论如何通过精妙的结构设计来管理项目复杂性，而不是关注这些结构在内存中的具体排列。 第三章：不透明类型与抽象数据类型（ADT）的 C 语言实现 本章详细阐述如何在 C 语言中，仅使用头文件和源文件分割，来构建真正意义上的“不透明（Opaque）”数据类型。我们将探讨信息隐藏（Information Hiding）的最佳实践，这是一种纯粹的工程设计方法，与代码执行速度无关。内容包括：如何设计和发布干净的 API 接口，如何利用前向声明（Forward Declaration）来最小化编译依赖，以及管理结构体生命周期（分配与释放）的清晰协议。 第四章：函数指针与回调机制：实现灵活的控制流 本章聚焦于函数指针的使用场景，将其视为实现“策略模式”或“插件式架构”的关键工具。我们不讨论函数调用开销，而是分析如何利用函数指针数组或结构体中的函数指针成员，来构建高度可配置、易于扩展的系统框架。讨论的重点是接口的稳定性和可测试性，而非执行效率。 第五章：内存管理的伦理：责任与可维护性 本部分将内存管理视为一种契约和工程责任，而非性能瓶颈。我们深入探讨动态内存分配（`malloc`/`free`）在大型项目中的语义含义：谁负责分配？谁负责释放？如何通过明确的生命周期定义来避免资源泄漏和悬垂指针（Dangling Pointers）的语义错误。内容涵盖了引用计数（Reference Counting）在 C 语言中的手动实现模式，重点在于构建清晰、易于审计的内存使用模型。 --- 第三部分：C 代码的工程化：集成、工具链与跨平台叙事 本部分将 C 代码置于现代软件开发环境（Toolchain）中进行考察，关注构建过程、依赖管理和跨平台部署的工程挑战。 第六章：理解编译过程：从源代码到可执行文件的旅程 本章对编译和链接过程进行宏观的、非性能导向的描述。我们解释预处理、编译、汇编和链接这四个阶段各自扮演的角色，特别是链接器如何在符号解析和库管理中扮演关键角色。重点在于理解不同的链接模型（静态链接与动态链接）对部署和库依赖的长期影响，这完全是工程化和运维的考量。 第七章：跨平台开发的边界条件与兼容性策略 本章探讨 C 语言在不同操作系统（如 POSIX 系统与 Windows）上的环境差异。我们关注的是宏定义、字节序（Endianness）的语义处理以及不同平台对标准库函数实现的微小差异如何影响代码的“普适性”。讨论的重点是如何设计一套健壮的条件编译策略（`ifdef`），以确保代码在不同架构上行为一致，而非如何加速特定平台上的特定函数。 第八章：构建系统与依赖：管理项目的增长 本章将介绍构建系统（如 CMake, Autotools）在管理大型 C 项目中的核心价值。我们关注的是如何使用这些工具来声明依赖关系、配置编译选项、管理交叉编译环境，以及确保构建过程的可重复性（Reproducibility）。这完全是项目管理和持续集成（CI/CD）层面的讨论，与代码本身的执行效率无关。 第九章：C 代码的“文档化”：维护与知识传递 本章强调代码作为一种知识载体的价值。我们探讨如何利用 Doxygen 或类似的文档生成工具，从代码注释中提取出清晰的 API 文档、设计意图和维护指南。重点在于代码的可读性和外部文档的同步性，确保新加入的开发者能够快速理解复杂系统的设计决策。 --- 总结：C 语言的“慢”与“稳” 本书旨在重塑读者对 C 语言的认知：它不仅是一个速度的代名词，更是一套经过时间考验的、用于构建稳定、可信赖系统的工程基石。本书提供的工具箱是关于架构设计、信息管理和工程责任的，它教导读者如何写出健壮、易于维护、并且能够在未来多年内保持清晰结构的代码，无论底层硬件如何演进。阅读完本书，您将能够以更宏大的视角驾驭 C 语言，专注于代码的长期价值而非眼前的微小性能增益。

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在学习 C 语言的过程中，我常常会遇到一些“黑盒”效应，比如某些编译器优化选项，我只是知道它们能提升性能，但却不明白其背后的原理。这本书恰好弥补了我的这一认知盲区。作者花了好几个章节，深入浅出地讲解了编译器的优化过程，从词法分析、语法分析到中间代码生成，再到机器码的生成。他详细解释了内联（inlining）、循环展开（loop unrolling）、死代码消除（dead code elimination）等常见的优化技术，并且用清晰的图示和 C 语言代码示例，说明了这些技术是如何工作的，以及在什么情况下会产生积极的效果。通过学习这部分内容，我仿佛拥有了一双“透视眼”，能够看到编译器是如何“雕琢”我的代码，让我能够更好地配合编译器，写出更容易被优化的代码。

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我一直认为，真正的 C 语言高手，不仅仅在于能够写出功能完整的程序，更在于能够让程序在有限的资源下，以最快的速度、最少的内存运行。这本书的光盘（或者说是配套资源），给我留下了深刻的印象。它不仅仅是一些示例代码，更是一套完整的实践环境。我尝试了其中一些关于算法优化的例子，比如在处理大量数据时，作者对比了不同数据结构和算法的性能差异，并且用可视化工具展示了其执行过程。这个过程让我醍醐灌顶，很多之前我凭经验模糊判断的效率问题，在这套工具的帮助下，变得清晰可见。特别是关于缓存局部性（cache locality）的讲解，在实际运行中得到了直观的体现，让我真正理解了“硬件决定了软件的上限”这句话的含义。

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这本书的封面上“Writing Efficient C Code”几个字，在我拿到它的时候，就激起了我内心深处一种久违的悸动。我想起大学时，初次接触 C 语言的那些夜晚，指针的纠缠，内存的泄漏，每一次编译成功的喜悦，每一次运行时崩潰的无奈，都仿佛昨天。而现在，市面上关于 C 语言的书籍多如牛毛，但大多停留在语法教学的层面，或者是一些零散的优化技巧。我迫切地需要一本能够系统地、深入浅出地讲解如何写出真正高效 C 代码的书籍，不是那种流于表面的“快餐式”优化，而是能够触及 C 语言核心，理解底层原理，从而从根本上提升代码效率的指导。这本书的标题恰好戳中了我的痛点，我希望它能带领我走出迷茫，重新审视 C 语言的魅力，掌握那些让代码“飞起来”的秘诀。

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我特别欣赏这本书的写作风格，它在保持专业性的同时，又避免了枯燥乏味。作者善于运用类比和比喻，将一些抽象的概念变得生动易懂。比如，在讲解数据缓存时，他将缓存比作程序员的“工作台”，而主内存则是“仓库”，形象地说明了数据离 CPU 越近，访问速度就越快。这种生动的讲解方式，极大地降低了学习门槛，让我在享受阅读乐趣的同时，也能深刻地理解 C 语言的效率之道。即使是对于一些复杂的底层原理，作者也能够将其分解成易于理解的步骤，一步步引导读者去掌握。

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总的来说，这是一本我强烈推荐给所有 C 语言开发者的书籍。无论你是初学者，还是经验丰富的工程师，都能从中获益匪浅。这本书不仅仅教会你如何“写出能跑的代码”，更教会你如何“写出高效的代码”。它让我对 C 语言有了更深层次的理解，也让我对如何优化程序有了更系统的认识。在我看来，这本书的价值远不止于技术本身，它更是一种思维方式的启迪，一种对软件工程精益求精的追求。我坚信，阅读并实践这本书中的内容，将极大地提升你的编程能力和职业竞争力。

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对于嵌入式系统开发者而言，效率意味着更低的功耗和更小的存储空间。这本书并没有忽略这一重要的应用领域。在探讨低级别硬件交互和系统级编程时，作者分享了许多在资源受限环境下优化 C 代码的经验。比如，如何精确控制内存布局，避免不必要的内存拷贝，如何利用特定的汇编指令来达到极致的性能。我特别喜欢其中关于“位操作”（bit manipulation）的章节，作者用一系列生动形象的例子，展示了如何通过巧妙的位操作，代替复杂的条件判断和算术运算，从而显著提升代码的执行速度和效率。这让我意识到，在某些场景下，对底层硬件的深刻理解，能够带来意想不到的优化空间。

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内存管理一直是 C 语言开发者绕不开的坎。这本书在这方面的内容，可以说是我读过的最全面、最深入的一本书。它不仅仅讲解了 `malloc` 和 `free` 的基本用法，更探讨了内存分配器的内部工作原理，比如堆（heap）和栈（stack）的区别，以及各种内存分配算法（如首次适应、最佳适应等）的优劣。作者还详细讲解了内存对齐（memory alignment）的重要性，以及如何通过调整数据结构来提高内存访问的效率，减少缓存抖动（cache thrashing）。我尤其对其中关于“内存池”（memory pool）的设计和实现部分印象深刻，它提供了一种高效的内存复用机制，对于需要频繁分配和释放小块内存的场景，效果显著。

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在阅读过程中，我经常会对照自己的项目代码，思考书中的概念。这本书最大的优点在于，它不是一本“纸上谈兵”的书，而是充满了实用的“落地”技巧。作者在讲解每一个优化点时，都会提供相应的 C 语言代码示例，并且清晰地解释了为什么这样写会更有效率。他甚至还提供了一些性能分析工具的使用指南，比如 `gprof` 和 `perf`，让我能够亲手去测量代码的性能瓶颈，而不是凭感觉去猜测。这一点对于我这种“实干派”来说，尤为重要。我曾经尝试过书中的一个关于循环展开的优化，将其应用到我一个实际项目中，结果发现性能提升了大约 15%，这让我非常有成就感。

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这本书的附录部分，同样价值连城。它包含了许多关于 C 语言标准库的效率分析，以及一些不常用的但却非常强大的语言特性。我尤其关注了关于 `volatile` 关键字的讲解，之前我一直对它有些模糊的认识，而这本书则详细阐述了它在多线程编程和硬件寄存器访问中的重要作用，以及如何正确使用它来避免意外的编译器优化。此外，附录中还提供了一些关于 C++ 与 C 语言在效率方面的对比分析，这对于我这种同时接触过两种语言的开发者来说，非常有参考价值。它让我更清晰地认识到 C 语言在特定场景下的独特优势。

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翻开这本书，我第一时间关注的并不是目录，而是前言。好的前言往往能奠定整本书的基调，也最能体现作者的写作初衷和对读者的承诺。这本书的前言写得相当有感染力，作者并非仅仅罗列 C 语言的各种特性，而是从一个“过来人”的角度，娓娓道来他对 C 语言效率的理解，以及这些年他在实际开发中遇到的种种挑战。他用真诚的语言，分享了自己从“写能跑的代码”到“写高效的代码”的蜕变过程，这让我感到亲切，也看到了希望。我尤其欣赏作者在其中提到的，效率并非一味追求极致的微小优化，而是在理解 CPU 工作原理、内存管理、编译器行为等基础之上，做出明智的设计和选择。这种宏观的视角，让我觉得这本书不仅仅是一本技术书籍，更像是一次与经验丰富的导师的对话。

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