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出版者:Packt Publishing - ebooks Account

作者:Fedor G Pikus

出品人:

页数:532

译者:

出版时间:2019-1-9

价格:GBP 35.99

装帧:Paperback

isbn号码:9781788832564

丛书系列:

图书标签:

• 计算机
• c++
• 软件工程
• 设计模式
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现代 C++ 编程实践：性能、安全与并发的深度探索 本书面向中高级 C++ 开发者，旨在系统性地剖析构建高性能、高可靠性及高可维护性软件所需的现代 C++ 核心技术、编程范式和底层优化策略。我们聚焦于如何利用 C++11/14/17/20 标准带来的强大特性，解决实际工程中遇到的复杂问题。 --- 第一部分：C++ 核心语言的深入理解与现代实践 本部分将带领读者超越基础语法，深入理解 C++ 语言机制，确保代码不仅能编译，更能高效运行。 1. 内存管理与资源生命周期控制 理解 RAII 的终极形态： 深入探讨 `std::unique_ptr` 和 `std::shared_ptr` 的内部机制、引用计数性能开销分析，以及如何针对特定场景（如自定义删除器、交叉引用陷阱）进行优化。 值语义与移动语义的精妙结合： 详细解析右值引用、移动构造函数和移动赋值运算符的实现细节。通过实例展示如何使用 `std::move` 和 `std::forward` 避免不必要的深拷贝，尤其是在容器操作和函数返回值优化（RVO/NRVO）中的应用。 自定义分配器（Allocators）： 探讨在高性能计算和嵌入式系统中，标准分配器（`new`/`delete` 或 `std::allocator`）带来的内存碎片和系统调用开销。我们将构建一个简单的内存池分配器，并将其集成到 `std::vector` 或自定义数据结构中，以实现更稳定的性能表现。 2. 模板元编程 (TMP) 的实用化 类型萃取与 SFINAE 实践： 掌握 `std::enable_if`、`std::conditional` 等工具，用于编写依赖于类型特性的函数重载或模板特化。重点解析 C++17 引入的 `if constexpr` 如何简化传统 TMP 的复杂性，实现编译期分支控制。 类型安全与泛型编程的边界： 探讨如何使用 Concepts (C++20) 来明确约束模板参数，从而提高模板代码的可读性和错误报告的友好性，彻底解决模板实例化时晦涩难懂的错误信息。 编译期计算与常量表达式： 深入 `constexpr` 的演变，展示如何将复杂的运行时逻辑（如数学计算、序列生成）提升至编译期完成，从而消除运行时开销。 第二部分：高性能系统的构建：并发、并行与异步 在多核处理器成为主流的今天，掌握如何安全、高效地利用并行能力是 C++ 开发者的核心技能。 3. 现代并发编程模型 原子操作与内存模型： 剖析 C++ 内存模型（C++11 Memory Model）的核心概念，理解顺序一致性（Sequential Consistency）、释放-获取（Release-Acquire）等内存顺序的含义及其对性能的影响。深入 `std::atomic` 的实现细节，讨论如何在不使用锁的情况下实现高效的数据同步。 同步原语的精细控制： 详述 `std::mutex`、`std::recursive_mutex` 的使用场景与性能陷阱。重点研究条件变量 (`std::condition_variable`) 的等待和唤醒机制，以及如何设计高效的生产者-消费者模型。 无锁数据结构的挑战： 介绍典型的无锁容器（如环形缓冲区、栈）的设计思路。重点分析 ABA 问题及其解决方案（如使用带有代号的指针或版本号）。 4. 任务并行与异步 I/O `std::future` 与异步操作： 掌握 `std::async` 的使用，理解其与直接线程启动的区别。深入 `std::promise` 和 `std::packaged_task` 在跨线程通信中的作用。 协程（Coroutines, C++20）： 详细介绍协程的核心概念——协程句柄（handle）、暂停点（suspend point）和恢复机制。通过实际案例，展示如何使用协程重构复杂的异步回调链，实现线性的、易于调试的异步代码流，特别是在网络或文件 I/O 场景中的应用。 第三部分：代码质量、可维护性与底层优化 本部分关注如何编写出健壮、易于维护且能充分发挥硬件性能的代码。 5. 面向对象设计的现代演进 多态性的性能考量： 深入虚函数表（vtable）的结构，分析虚函数调用的开销。探讨何时应优先使用模板（静态多态）而非虚函数（动态多态），以优化热点代码路径的性能。 接口设计与最小化依赖： 强调使用纯虚函数接口（PIMPL 惯用法）来解耦编译依赖，并讨论如何在保持灵活性的同时，使用 `final` 关键字进行优化和明确设计意图。 数据结构与缓存友好性： 分析 CPU 缓存（L1/L2/L3）的工作原理，讲解数据局部性（Data Locality）对程序性能的决定性影响。通过案例对比，展示结构体对齐和元素顺序对内存访问模式的优化效果。 6. 调试、性能分析与工具链 使用 Sanitizers 进行代码审查： 详细介绍 Address Sanitizer (ASan)、Thread Sanitizer (TSan) 和 Undefined Behavior Sanitizer (UBSan) 的集成与使用，以便在开发阶段捕获内存错误、数据竞争和未定义行为。 剖析工具的应用： 学习使用专业的性能分析工具（如 Valgrind 或 Linux `perf`），识别代码中的性能瓶颈。重点关注函数调用次数、缓存未命中率和分支预测失败率的分析方法。 链接器与构建优化： 理解编译单元的依赖关系对最终可执行文件大小和加载速度的影响。探讨 Link Time Optimization (LTO) 的原理及其对跨模块内联的积极作用。 --- 本书的目标读者应具备扎实的 C++ 基础知识，并渴望深入理解 C++ 标准库的内部工作原理，以及如何利用现代 C++ 特性来构建下一代高性能、可扩展的系统软件。

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作为一名长期使用 C++ 的开发者，我深知设计模式在软件开发中的重要性。《Hands-On Design Patterns with C++》这本书，系统地梳理了这些模式，并提供了详实的 C++ 实现。我尤其欣赏作者对“桥接模式”的解释，它如何将抽象化与实现分离，使得两者可以独立地变化。这在需要处理多维度的变化时尤为重要，例如数据库访问的多种实现和多种 SQL 方言的组合。理解了桥接模式，可以帮助我设计出更灵活、更易于扩展的系统。

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我是一名有着五年 C++ 开发经验的程序员，一直以来，在面对复杂的软件架构时，总会感觉自己在“摸着石头过河”。《Hands-On Design Patterns with C++》的出现，如同黑暗中的一盏明灯，指引我找到了更优雅、更可维护的解决方案。书中对“工厂模式”的讲解，我印象尤为深刻。作者没有直接给出代码，而是从一个需要处理不同类型产品创建的场景出发，逐步引导读者思考，最终引出工厂模式的各种变体，包括简单工厂、工厂方法和抽象工厂。这种循序渐进的教学方式，让我不仅仅学会了如何使用这些模式，更重要的是理解了它们背后的设计哲学。

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拿到《Hands-On Design Patterns with C++》这本书，首先映入眼帘的是那硬朗的封面设计，仿佛预示着即将展开一场关于 C++ 设计模式的深度探索。翻开书页，扑面而来的是清晰而严谨的文字，作者的语言功底可见一斑。本书并没有仅仅停留在模式的罗列和解释，而是将理论与实践紧密结合，通过大量的 C++ 代码示例，将抽象的设计思想具象化。我尤其欣赏作者在引入每个设计模式时，都会先详细阐述其出现的背景、解决的问题以及带来的好处，这使得读者能够从根本上理解模式的价值，而不是死记硬背。

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我是一名计算机科学专业的学生，正处于学习 C++ 和软件工程知识的关键时期。《Hands-On Design Patterns with C++》这本书为我提供了一个宝贵的学习资源。它不仅仅是一本技术书籍，更像是一本关于如何写出“好代码”的指南。作者对“单例模式”的讲解非常到位，他不仅解释了单例模式的实现细节，还详细讨论了在多线程环境下实现单例时可能遇到的线程安全问题，并提供了多种解决方案，包括使用静态局部变量、双重检查锁定等。这种对细节的关注，以及对潜在问题的预警，对于初学者来说是极其重要的。

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我一直认为，好的代码不仅仅是能够工作的代码，更是易于理解、易于修改、易于扩展的代码。《Hands-On Design Patterns with C++》这本书，就是一本帮助我实现这一目标的优秀教材。书中对“代理模式”的讲解，让我明白如何为一个对象提供一个代理，并控制对该对象的访问。这在实现远程代理、虚拟代理、保护代理等场景下都非常有用，例如在缓存数据、延迟加载资源或者进行权限检查时。作者的示例代码简洁而富有启发性。

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我是一个对代码的优雅和效率有着极致追求的开发者。《Hands-On Design Patterns with C++》这本书，为我打开了一扇新的大门。它不仅仅教授了如何运用设计模式，更重要的是，它传授了一种思考问题、解决问题的设计思维。书中对“策略模式”的解读，让我深刻理解了如何将算法封装起来，使得它们可以互相替换。这在需要根据不同条件选择不同行为的场景下，能够极大地提高代码的灵活性和可扩展性。我喜欢作者通过一个实际的例子，例如支付处理，来演示策略模式的应用，这使得抽象的概念变得更加生动。

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《Hands-On Design Patterns with C++》这本书的内容非常丰富，涵盖了从创建型、结构型到行为型的各类经典设计模式。作者在讲解每个模式时，都遵循着“问题-解决方案-示例”的清晰逻辑，这使得学习过程非常顺畅。我尤其喜欢书中对于“模板方法模式”的阐述，它如何定义一个算法的骨架，并将具体的步骤延迟到子类中实现。这对于构建具有统一流程但细节各异的算法非常有效，例如在数据处理流水线或者游戏引擎的帧更新逻辑中。

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《Hands-On Design Patterns with C++》这本书，对我来说不仅仅是一本学习工具，更是一次思维的洗礼。它让我从一个“写代码”的人，转变为一个“设计代码”的人。书中对“迭代器模式”的讲解，清晰地展示了如何提供一个统一的接口来访问聚合对象中的各个元素，而无需暴露聚合对象的内部结构。这使得我们可以方便地遍历各种容器，如数组、链表、树等，而无需关心它们底层的实现细节。这种抽象能力，是构建复杂软件系统的基石。

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我是一名项目经理，需要确保团队能够按时、高质量地完成项目。《Hands-On Design Patterns with C++》这本书，让我更加深入地理解了我们团队在编码过程中可以遵循的最佳实践。它强调了设计模式在提高代码可读性、可维护性和可重用性方面的重要性。例如，书中对“装饰器模式”的讲解，清晰地展示了如何动态地给一个对象添加新的功能，而无需修改其原始代码。这对于在项目中添加新的特性，或者对现有功能进行增强，都非常有用，可以避免代码的膨胀和耦合。

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作为一名有多年 C++ 架构经验的资深工程师，我总是在寻找能够提升团队开发效率和代码质量的方法。《Hands-On Design Patterns with C++》这本书恰好满足了我的需求。它所涵盖的设计模式，都是我们在实际项目中经常会遇到的经典问题。例如，“观察者模式”的讲解，清晰地阐述了如何实现对象之间的松耦合，使得被观察者无需知道观察者的具体实现，而观察者也可以在不修改被观察者代码的情况下进行订阅和通知。这对于构建事件驱动的系统，或者实现 UI 元素的联动，都提供了非常实用的指导。

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