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页数:160

译者:

出版时间:2008-3

价格:12.00元

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isbn号码:9787811009255

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编程语言的奥秘与实践：从零构建高效能应用 本书简介 《编程语言的奥秘与实践：从零构建高效能应用》 是一本深度聚焦于现代软件开发核心——编程语言设计哲学、底层工作原理以及面向复杂系统构建的实践指南。本书旨在为有一定编程基础的开发者提供一条从“使用”语言到“理解并驾驭”语言的进阶之路，最终目标是使读者能够设计和实现出具有卓越性能、高可维护性和强大扩展性的软件系统。 本书并未涉及任何与体育运动，特别是轮滑运动相关的知识、技巧、装备介绍或训练方法。其全部内容完全围绕计算机科学、软件工程和程序设计展开。 --- 第一部分：现代编程语言的设计哲学与演进 本部分深入剖析了当前主流编程语言（如 C++, Rust, Go, Python, JavaScript）背后的设计思想和历史演变，帮助读者理解不同范式（命令式、函数式、面向对象）如何影响代码结构和运行效率。 第一章：编程范式与抽象的艺术 本章从计算理论基础出发，探讨图灵完备性与计算模型的关联。重点分析了命令式、函数式编程（FP）的核心差异。我们将详细解析 FP 范式中不可变性、纯函数和高阶函数的实际意义，并通过实例展示如何使用 FP 思维重构传统面向对象代码，以提高代码的并发安全性和可测试性。 子章节 1.1： 图灵机、Lambda 演算与现代语言的理论根基。 子章节 1.2： 面向对象编程（OOP）的封装、继承与多态的现代局限性。 子章节 1.3： 函数式编程的回归：柯里化、Monad 概念在实际应用中的简化理解。 第二章：类型系统的力量：静态与动态的权衡 类型系统是编程语言的骨架。本章将超越简单的类型声明，深入探讨静态类型系统（如 Haskell, Rust, TypeScript）和动态类型系统（如 Python, Ruby）的设计哲学及其对软件生命周期的影响。我们将详细介绍代数数据类型（ADT）、类型推断、以及如何利用类型系统在编译期捕获更多错误。 子章节 2.1： 结构化类型与名义类型的对比分析。 子章节 2.2： 深入泛型（Generics）与类型约束（Constraints）：实现安全的代码复用。 子章节 2.3： 依赖类型（Dependent Types）简介及其在形式化验证中的潜力。 第三章：内存管理与运行时环境 本章是理解程序性能的关键。我们将对比不同的内存管理策略：手动管理（C/C++）、垃圾回收（GC，如 Java/Go/Python）以及所有权与借用机制（Rust）。理解这些机制对于编写零成本抽象至关重要的性能代码至关重要。 子章节 3.1： 栈（Stack）与堆（Heap）的生命周期管理。 子章节 3.2： 垃圾回收器的内部工作原理：标记-清除、复制收集器及其对延迟的影响。 子章节 3.3： 所有权模型：如何通过编译器保证内存安全，同时避免运行时开销。 --- 第二部分：构建高性能与高并发系统 在软件系统日益复杂化的今天，如何利用多核处理器和分布式架构是衡量一个开发者水平的重要标准。本部分聚焦于利用语言特性实现高效的并发和并行编程。 第四章：并发的艺术：线程、协程与异步编程 本章系统梳理并发编程的几种主流模型。从传统的 OS 线程模型入手，过渡到更轻量级的协程（Coroutines/Fibers）以及事件驱动的异步编程（Async/Await）。我们将侧重于如何避免竞态条件和死锁。 子章节 4.1： 线程同步原语：互斥锁（Mutex）、信号量（Semaphore）与屏障（Barrier）的正确使用场景。 子章节 4.2： 协程的优势：用户态调度与高吞吐量网络 I/O。 子章节 4.3： 反应式编程（Reactive Programming）基础与背压（Backpressure）机制。 第五章：零成本抽象与性能调优 “零成本抽象”是现代系统级语言的核心追求。本章探讨如何编写既易读又接近裸机性能的代码。我们将使用汇编代码片段作为参照，解析编译器如何优化高级语言结构。 子章节 5.1： 内联（Inlining）与函数调用开销的最小化。 子章节 5.2： SIMD 指令集与向量化：如何让程序更好地利用现代 CPU 架构。 子章节 5.3： 内存访问模式优化：缓存友好性、伪共享（False Sharing）的规避。 第六章：分布式系统中的语言选择与通信协议 构建大型应用不可避免地涉及网络通信。本章探讨哪些语言特性天然适合微服务架构和分布式计算，并深入讨论序列化和远程过程调用（RPC）的效率问题。 子章节 6.1： 消息传递范式：Actor 模型在容错系统中的应用。 子章节 6.2： 高效序列化：Protocol Buffers、FlatBuffers 与 JSON 的性能对比。 子章节 6.3： gRPC 与 HTTP/2 的底层实现机制解析。 --- 第三部分：工具链、生态系统与未来趋势 优秀的开发者不仅精通语言本身，更懂得如何利用强大的工具链来提升开发效率和代码质量。 第七章：编译器、解释器与即时编译（JIT） 本章带领读者走进编程语言的“幕后”，理解代码是如何被转换成机器指令的。我们将简要介绍 LLVM 架构，并分析 JIT 编译技术（如 V8 引擎）如何通过动态优化实现接近 AOT（提前编译）的性能。 子章节 7.1： 词法分析、语法分析与抽象语法树（AST）。 子章节 7.2： 后端优化：代码生成与目标平台特定的指令选择。 子章节 7.3： 字节码与虚拟机（VM）的设计考量。 第八章：构建、测试与部署自动化 本书的实践部分强调自动化。我们将介绍现代构建工具（如 Bazel, CMake）如何管理复杂依赖，以及如何将类型安全和静态分析集成到持续集成/持续部署（CI/CD）流程中，确保每次提交都带来高质量的代码增量。 子章节 8.1： 依赖管理：解决“依赖地狱”的现代策略。 子章节 8.2： 静态分析工具（Linters, Formatters）在保证代码风格一致性中的作用。 子章节 8.3： 容器化技术（Docker/Kubernetes）对语言运行时环境部署的影响。 通过对这些主题的系统性学习，读者将不再满足于调用现有库函数，而是能够深入理解语言提供的能力边界，从而设计出真正面向未来的、高可靠性和高性能的软件解决方案。本书是为那些渴望成为系统架构师和底层技术专家的工程师量身打造的深度学习资料。

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