具体描述
本书从操作系统原理角度讲解进行C++服务器开发所需掌握的技术栈。全书总计9章,第1~2章讲解C++ 11/14/17新标准中的常用特性、新增类库,以及C++开发者必须熟练掌握的开发调试工具链;第3~6章详细讲解C++服务器开发中的多线程编程技术、网络编程重难点知识、网络故障调试与排查常用工具,以及通信协议的设计思路、技巧;第7~8章详细讲解一个带网络通信组件的高性能服务的基本设计思路和注意事项;第9章进一步补充服务相关的常用模块设计思路和方法。本书秉承的思想是,通过掌握技术原理,可以轻松制造“轮子”,灵活设计出优雅、鲁棒的服务,并快速学习新技术。
无论是对于C/C++开发者、计算机专业的学生,还是对于想了解操作系统原理的读者,本书都极具参考价值。
作者简介
张远龙,微信公众号“高性能服务器开发”的作者,曾就职于银天下、携程、字节跳动等公司,做过金融交易系统、IM、呼叫中心等项目,研究方向为高性能高并发服务开发。
目录信息
1.1 C++ RAII惯用法 1
1.1.1 版本1:最初的写法 1
1.1.2 版本2:使用goto语句 3
1.1.3 版本3:使用do...while(0)循环 5
1.1.4 版本4:使用RAII惯用法 7
1.1.5 小结 12
1.2 pimpl惯用法 12
1.3 C++ 11/14/17新增的实用特性 17
1.4 统一的类成员初始化语法与std::initializer_list 19
1.5 C++ 17注解标签(attributes) 24
1.5.1 C++ 98/03的enumeration和C++ 11的enumerator 25
1.5.2 C++ 17的注解标签 25
1.6 final、override关键字和=default、=delete语法 28
1.6.1 final关键字 28
1.6.2 override关键字 29
1.6.3 =default语法 31
1.6.4 =delete语法 32
1.7 auto关键字的用法 34
1.8 Range-based循环语法 35
1.8.1 自定义对象如何支持Range-based循环语法 37
1.8.2 for-each循环的实现原理 38
1.9 C++ 17结构化绑定 39
1.10 stl容器新增的实用方法 43
1.10.1 原位构造与容器的emplace系列函数 43
1.10.2 std::map的try_emplace方法与insert_or_assign方法 44
1.11 stl 中的智能指针类详解 52
1.11.1 C++ 98/03的尝试——std::auto_ptr 52
1.11.2 std::unique_ptr 55
1.11.3 std::shared_ptr 59
1.11.4 std::enable_shared_from_this 61
1.11.5 std::weak_ptr 63
1.11.6 智能指针对象的大小 67
1.11.7 使用智能指针时的注意事项 68
第2章 C++后端开发必备的工具和调试知识 71
2.1 SSH工具与FTP工具 71
2.1.1 Xshell 71
2.1.2 FTP 75
2.2 makefile与CMake 76
2.3 使用Visual Studio管理和阅读开源项目代码 83
2.4 gdb调试 87
2.4.1 被调试的程序需要带调试信息 87
2.4.2 启动gdb调试的方法 89
2.5 gdb常用命令详解——利用gdb调试Redis 94
2.5.1 gdb常用调试命令概览和说明 94
2.5.2 用gdb调试Redis前的准备工作 96
2.5.3 run命令 97
2.5.4 continue命令 98
2.5.5 break命令 98
2.5.6 tbreak命令 101
2.5.7 backtrace与frame命令 101
2.5.8 info break、enable、disable、delete命令 102
2.5.9 list命令 104
2.5.10 print与ptype命令 107
2.5.11 info与thread命令 109
2.5.12 next、step、until、finish、return、jump命令 112
2.5.13 disassemble命令 122
2.5.14 set args与show args命令 122
2.5.15 watch命令 123
2.5.16 display命令 124
2.5.17 dir命令 125
2.6 使用gdb调试多线程程序 126
2.6.1 调试多线程程序的方法 126
2.6.2 在调试时控制线程切换 128
2.7 使用gdb调试多进程程序——以调试Nginx为例 137
2.8 gdb实用调试技巧 143
2.8.1 将print输出的字符串或字符数组完整显示 144
2.8.2 让被gdb调试的程序接收信号 144
2.8.3 函数明明存在,添加断点时却无效 145
2.8.4 调试中的断点 146
2.8.5 自定义gdb调试命令 147
2.9 gdb tui——gdb图形化界面 148
2.9.1 开启gdb TUI模式 149
2.9.2 gdb TUI模式下的4个窗口 149
2.9.3 解决tui窗口不自动更新内容的问题 150
2.9.4 窗口焦点切换 150
2.10 gdb的升级版——cgdb 151
2.11 使用VisualGDB调试 154
2.11.1 使用VisualGDB调试已经运行的程序 155
2.11.2 使用VisualGDB从头调试程序 156
第3章 多线程编程与资源同步 159
3.1 线程的基本概念及常见问题 159
3.1.1 主线程退出,支线程也将退出吗 159
3.1.2 某个线程崩溃,会导致进程退出吗 160
3.2 线程的基本操作 160
3.2.1 创建线程 160
3.2.2 获取线程ID 166
3.2.3 等待线程结束 173
3.3 惯用法:将C++类对象实例指针作为线程函数的参数 178
3.4 整型变量的原子操作 184
3.4.1 为什么给整型变量赋值不是原子操作 185
3.4.2 Windows平台上对整型变量的原子操作 186
3.4.3 C++ 11对整型变量原子操作的支持 187
3.5 Linux线程同步对象 190
3.5.1 Linux互斥体 190
3.5.2 Linux信号量 198
3.5.3 Linux条件变量 202
3.5.4 Linux读写锁 208
3.6 Windows线程同步对象 217
3.6.1 WaitForSingleObject与WaitForMultipleObjects函数 217
3.6.2 Windows临界区对象 219
3.6.3 Windows Event对象 224
3.6.4 Windows Mutex对象 229
3.6.5 Windows Semaphore对象 231
3.6.6 Windows读写锁 235
3.6.7 Windows条件变量 238
3.6.8 在多进程之间共享线程同步对象 243
3.7 C++ 11/14/17线程同步对象 244
3.7.1 std::mutex系列 244
3.7.2 std::shared_mutex 248
3.7.3 std::condition_variable 253
3.8 如何确保创建的线程一定能运行 256
3.9 多线程使用锁经验总结 258
3.9.1 减少锁的使用次数 258
3.9.2 明确锁的范围 259
3.9.3 减少锁的使用粒度 259
3.9.4 避免死锁的一些建议 260
3.9.5 避免活锁的一些建议 262
3.10 线程局部存储 262
3.10.1 Windows的线程局部存储 262
3.10.2 Linux的线程局部存储 264
3.10.3 C++ 11 的 thread_local 关键字 267
3.11 C库的非线程安全函数 268
3.12 线程池与队列系统的设计 270
3.12.1 线程池的设计原理 270
3.12.2 环形队列 275
3.12.3 消息中间件 275
3.13 纤程(Fiber)与协程(Routine) 277
3.13.1 纤程 277
3.13.2 协程 280
第4章 网络编程重难点解析 282
4.1 学习网络编程时应该掌握的socket函数 282
4.1.1 在Linux上查看socket函数的帮助信息 283
4.1.2 在Windows上查看socket函数的帮助信息 285
4.2 TCP网络通信的基本流程 286
4.3 设计跨平台网络通信库时的一些socket函数用法 290
4.3.1 socket数据类型 290
4.3.2 在Windows上调用socket函数 290
4.3.3 关闭socket函数 291
4.3.4 获取socket函数的错误码 291
4.3.5 套接字函数的返回值 293
4.3.6 select函数第1个参数的问题 293
4.3.7 错误码WSAEWOULDBLOCK和EWOULDBLOCK 294
4.4 bind函数重难点分析 294
4.4.1 对bind函数如何选择绑定地址 294
4.4.2 bind函数的端口号问题 295
4.5 select函数的用法和原理 302
4.5.1 Linux上的select函数 302
4.5.2 Windows上的select函数 317
4.6 socket的阻塞模式和非阻塞模式 318
4.6.1 如何将socket设置为非阻塞模式 318
4.6.2 send和recv函数在阻塞和非阻塞模式下的表现 320
4.6.3 非阻塞模式下send和recv函数的返回值总结 331
4.6.4 阻塞与非阻塞socket的各自适用场景 333
4.7 发送0字节数据的效果 333
4.8 connect函数在阻塞和非阻塞模式下的行为 339
4.9 连接时顺便接收第1组数据 343
4.10 如何获取当前socket对应的接收缓冲区中的可读数据量 346
4.10.1 分析 346
4.10.2 注意事项 350
4.11 Linux EINTR错误码 351
4.12 Linux SIGPIPE信号 352
4.13 Linux poll 函数的用法 353
4.14 Linux epoll模型 361
4.14.1 基本用法 361
4.14.2 epoll_wait与poll函数的区别 363
4.14.3 LT 模式和ET 模式 363
4.14.4 EPOLLONESHOT 选项 380
4.15 高效的readv和writev函数 386
4.16 主机字节序和网络字节序 387
4.16.1 主机字节序 387
4.16.2 网络字节序 388
4.16.3 操作系统提供的字节转换函数汇总 389
4.17 域名解析API介绍 390
第5章 网络通信故障排查常用命令 397
5.1 ifconfig命令 397
5.2 ping命令 401
5.3 telnet命令 402
5.4 netstat命令 407
5.5 lsof命令 409
5.6 nc命令 412
5.7 curl命令 415
5.8 tcpdump命令 416
第6章 网络通信协议设计 422
6.1 理解TCP 422
6.2 如何解决粘包问题 423
6.3 解包与处理 425
6.4 从struct到TLV 430
6.4.1 协议的演化 430
6.4.2 协议的分类 434
6.4.3 协议设计工具 434
6.5 整型数值的压缩 435
6.6 设计通信协议时的注意事项 437
6.6.1 字节对齐 437
6.6.2 显式地指定整型字段的长度 438
6.6.3 涉及浮点数时要考虑精度问题 438
6.6.4 大小端问题 438
6.6.5 协议与自动升级功能 438
6.7 包分片 439
6.8 XML与JSON格式的协议 444
6.9 一个自定义协议示例 445
6.10 理解HTTP 460
6.10.1 HTTP格式介绍 460
6.10.2 GET与POST方法 461
6.10.3 HTTP chunk编码 465
6.10.4 HTTP客户端的编码实现 466
6.10.5 HTTP服务端的实现 466
6.10.6 HTTP与长连接 471
6.10.7 libcurl 471
6.10.8 Restful接口与Java Spring MVC 477
6.11 SMTP、POP3与邮件客户端 478
6.11.1 邮件协议简介 478
6.11.2 SMTP 479
6.11.3 POP3 494
6.11.4 邮件客户端 499
6.12 WebSocket协议 499
6.12.1 WebSocket协议的握手过程 500
6.12.2 WebSocket协议的格式 503
6.12.3 WebSocket协议的压缩格式 506
6.12.4 WebSocket协议装包与解包示例 508
6.12.5 解析握手协议 512
第7章 单个服务的基本结构 515
7.1 网络通信组件的效率问题 515
7.1.1 高效网络通信框架的设计原则 515
7.1.2 连接的被动关闭与主动关闭 519
7.1.3 长连接和短连接 519
7.2 原始的服务器结构 520
7.3 一个连接对应一个线程模型 522
7.4 Reactor模式 523
7.5 one thread one loop思想 524
7.5.1 one thread one loop程序的基本结构 524
7.5.2 线程的分工 525
7.5.3 唤醒机制的实现 527
7.5.4 handle_other_things方法的实现逻辑 532
7.5.5 带定时器的程序结构 533
7.5.6 one thread one loop的效率保障 534
7.6 收发数据的正确做法 534
7.6.1 如何收取数据 534
7.6.2 如何发送数据 535
7.6.3 不要多个线程同时利用一个socket收(发)数据 538
7.7 发送、接收缓冲区的设计要点 538
7.7.1 为什么需要发送缓冲区和接收缓冲区 539
7.7.2 如何设计发送缓冲区和接收缓冲区 539
7.7.3 服务端发送数据时对端一直不接收的问题 543
7.8 网络库的分层设计 544
7.8.1 网络库设计中的各个层 544
7.8.2 将Session进一步分层 550
7.8.3 连接信息与EventLoop/Thread的对应关系 551
7.9 后端服务中的定时器设计 551
7.9.1 最简单的定时器 551
7.9.2 定时器设计的基本思路 552
7.9.3 定时器逻辑的性能优化 561
7.9.4 对时间的缓存 564
7.10 处理业务数据时是否一定要单独开线程 565
7.11 非侵入式结构与侵入式结构 570
7.11.1 非侵入式结构 570
7.11.2 侵入式结构 571
7.12 带有网络通信模块的服务器的经典结构 578
7.12.1 为何要将listenfd设置成非阻塞模式 578
7.12.2 基于one thread one loop结构的经典服务器结构 584
7.12.3 服务器的性能瓶颈 586
第8章 Redis网络通信模块源码分析 587
8.1 调试Redis环境与准备 587
8.1.1 Redis源码编译与启动 587
8.1.2 通信示例与术语约定 589
8.2 探究redis-server端的网络通信模块 589
8.2.1 监听fd的初始化工作 589
8.2.2 接受客户端连接 592
8.2.3 epollfd的创建 600
8.2.4 监听fd与客户端fd是如何挂载到epollfd上的 601
8.2.5 readQueryFromClient函数 611
8.2.6 如何处理可写事件 613
8.2.7 Redis 6.0多线程网络I/O 620
8.2.8 Redis对客户端的管理 635
8.2.9 客户端断开流程 646
8.2.10 Redis中收发缓冲区的设计 653
8.2.11 定时器逻辑 659
8.2.12 钩子函数 662
8.2.13 redis-server端网络通信模块小结 662
8.3 探究redis-cli端的网络通信模型 663
8.4 Redis的通信协议格式 673
8.4.1 请求命令格式 673
8.4.2 应答命令格式 674
8.4.3 多命令和流水线 677
8.4.4 特殊的redis-cli与内联命令 677
8.4.5 Redis对协议数据的解析逻辑 678
第9章 服务器开发中的常用模块设计 681
9.1 断线自动重连的应用场景和逻辑设计 681
9.2 保活机制与心跳包 683
9.2.1 TCP keepalive选项 683
9.2.2 应用层的心跳包机制设计 684
9.2.3 有代理的心跳包机制设计 689
9.2.4 带业务数据的心跳包 690
9.2.5 心跳包与流量 690
9.2.6 心跳包与调试 691
9.2.7 心跳包与日志 691
9.3 日志模块的设计 692
9.3.1 为什么需要日志 692
9.3.2 日志系统的技术实现 692
9.3.3 在C/C++中输出网络数据包日志 716
9.3.4 调试时的日志 719
9.3.5 统计程序性能日志 719
9.3.6 根据类型将日志写入不同的文件中 725
9.3.7 集中式日志服务与分布式日志服务 725
9.3.8 从业务层面看在一条日志中应该包含什么内容 727
9.3.9 在日志中不要出现敏感信息 729
9.3.10 开发过程中的日志递进缩减策略 730
9.4 错误码系统的设计 730
9.4.1 错误码的作用 730
9.4.2 错误码系统设计实践 731
9.5 监控端口 733
· · · · · · (收起)
读后感
C++服务器开发精髓是一本从事服务器开发的经典书籍,书籍涵盖网络编程,多线程编程,适合入门,以及从业人员,书中大量代码讲解,切合实例讲解,不仅让你明白怎么解决问题, 更告诉你为什么这样做,作者还提供专门的解答,帮你真正弄懂弄透,并且给你正确的规划学习路线,让你...
作者在微信公众号卖苦水号称书有多少万字,书有多么厚,本以为是良心之作,买回来发现质量上就和普通博客差不多。 书名都是C++服务器了,2021年出的书,怎么着也得以现代C++为主介绍吧,系统也要以Linux为主吧。里面却到处充斥着windows、Linux的系统的底层接口。还甚至,一个...
C++服务器开发精髓是一本从事服务器开发的经典书籍,书籍涵盖网络编程,多线程编程,适合入门,以及从业人员,书中大量代码讲解,切合实例讲解,不仅让你明白怎么解决问题, 更告诉你为什么这样做,作者还提供专门的解答,帮你真正弄懂弄透,并且给你正确的规划学习路线,让你...
用户评价
这本书简直就是为我量身定做的,我是一个刚接触服务器开发的初学者,之前看过一些零散的教程,但总觉得知识体系不成体系,很多底层原理一知半解。直到我找到了这本书,它就像一盏明灯,照亮了我前行的道路。书中的讲解非常深入,从网络编程的基础,比如TCP/IP协议栈的细节,到更高级的并发模型,如Reactor和Proactor模式,都剖析得淋漓尽致。作者的叙述方式非常清晰,即便是一些复杂的概念,也能用非常易懂的语言和生动的例子来解释。特别是关于I/O复用技术(epoll, kqueue)的实现细节,我以前总是感觉很抽象,但读完这本书后,我仿佛亲手实现了一遍。代码示例质量极高,不仅可以直接运行,而且注释详尽,让我可以毫不费力地跟踪逻辑流程。这本书真的帮我建立了一个非常扎实的C++服务器开发基础,让我对这个领域充满了信心。
对于一个有着多年C/S架构经验的老兵来说,市面上大多数服务器开发的教材都显得有些“幼稚”了,它们往往停留在API调用的层面,而忽略了性能调优和系统级理解的重要性。然而,这本书却完全不同,它直击现代高性能网络服务的核心痛点。作者对内存管理、线程同步原语的底层优化策略的探讨,简直是教科书级别的。我尤其欣赏其中关于如何构建健壮、可扩展的网络框架的论述,例如异常处理机制的设计、超时和心跳包的实现艺术。这些都是在实际生产环境中能立刻派上用场的“干货”。它不是那种读完就能写出一个“能跑起来的Demo”的书,而是能让你从“码农”蜕变为“架构师”的指路明灯。读完这本书,我感觉对那些传说中的“顶级大厂”的面试题都有了更深刻的理解和更自信的回答。
这本书的视角非常独特,它不仅仅关注“如何用C++写服务器”,更关注“为什么这样写性能最好,最稳定”。我特别喜欢作者在介绍不同设计模式时的那种辩证分析——为什么在某些场景下非阻塞I/O优于阻塞I/O,以及何时应该拥抱异步编程。它没有盲目推崇最新的技术栈,而是基于对操作系统内核和网络协议栈的深刻理解来推荐方案。书中的性能测试和对比分析部分,数据详实,逻辑严谨,让我对“玄学优化”有了清晰的认识,真正理解了性能瓶颈在哪里。对于我这种习惯于从架构层面思考问题的工程师来说,这本书提供了一个非常坚实的理论支撑和实践指导,让我的代码不再是简单的功能堆砌,而是真正具备了工程美感和效率。
说实话,我一开始抱着试试看的心态买这本书的,因为很多号称“精髓”的书读起来都会让人感到乏味。但这本书却出乎意料的引人入胜。作者的写作风格非常平易近人,仿佛是一位经验丰富的前辈在耳边耐心指导。它没有陷入晦涩的数学推导,而是将复杂的并发模型(比如如何避免活锁和死锁)通过清晰的流程图和伪代码展示出来。对于我这种更偏向应用层开发的开发者来说,这本书极大地拓宽了我的视野,让我不再惧怕深入到网络栈的深处。它让我意识到,一个优秀的服务器程序,其“精髓”在于对资源消耗的精确控制和对外部变化的快速响应。这本书绝对值得我书架上所有其他同类书籍的学习时间投入。
我必须承认,这本书的难度曲线是陡峭的,它要求读者具备一定的C++基础和基础的操作系统知识。但对于那些愿意投入时间和精力去攀登高峰的读者来说,这本书的回报是巨大的。它并没有提供一个“万能框架”的拷贝粘贴方案,而是教你如何根据自己的业务场景,一步步构建出最适合自己的高性能、高可靠性的网络服务。书中对错误恢复策略和优雅停机机制的讨论,简直是业界良心。我以前总是草草了事地处理退出逻辑,但读完这一章后,我回去重构了我正在维护的线上服务,使得它在面对突发故障时表现得更加从容和稳定。这本书提供的不是知识点,而是一种解决问题的思维方式和工程哲学。
总体不错,内容贴合实践。提点个人的小意见,虽然本书的内容较丰富全面,但个别地方有缺失,比如调试部分没讲VSCode+GDB,协程只是提及,而没有展开讲,而这本来应该是重头戏,还有多核的使用也没怎么讲。如果这些地方补齐就完美了。
对服务器开发新人非常友好的指导书,服务器开发的核心内容基本都有。有快两年的后端业务开发经历,在阅读过程中,帮我重新整理核心的概念和经典问题的思考、处理方法,以此来搭建自己的后端知识框架。非常推荐。
很详实的专业书籍,确实是作者工作中的精髓总结,适合任何段位的C++开发人员。
非常好的一本书,很多技术点的讲解非常细致,全书没有凑字数的内容,都是精华
对服务器开发新人非常友好的指导书,服务器开发的核心内容基本都有。有快两年的后端业务开发经历,在阅读过程中,帮我重新整理核心的概念和经典问题的思考、处理方法,以此来搭建自己的后端知识框架。非常推荐。