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出版者:

作者:孙惠芹

出品人:

页数:185

译者:

出版时间:2009-6

价格:19.60元

装帧:

isbn号码:9787508386911

丛书系列:

图书标签:

• 单片机
• 嵌入式系统
• C51
• 硬件开发
• 电子工程
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《C++面向对象程序设计：原理与实践》 书籍简介 本书旨在为读者提供一套全面、深入且富有实践指导的C++面向对象编程教程。我们不再关注基础的语法结构，而是将全部篇幅聚焦于如何利用C++强大的特性构建高效、可维护、可扩展的大型软件系统。本书的定位是面向已经掌握C++基础语法（如变量、循环、函数）的开发者，旨在将其提升到能够熟练运用面向对象范式（OOP）进行复杂工程设计的层次。 第一部分：面向对象设计的哲学与核心（理论基石） 本部分深入探讨面向对象编程（OOP）的本质、历史演进及其在现代软件开发中的核心地位。我们不只是简单地罗列“封装、继承、多态”，而是从软件工程的角度剖析其解决的实际问题。 第一章：从过程到对象——范式转换的必要性 本章首先回顾过程式编程的局限性，特别是在面对需求频繁变更和代码库规模膨胀时的脆弱性。随后，详细阐述对象作为现实世界模型在软件抽象中的优势。我们将探讨“关注点分离”（Separation of Concerns）在OOP中的体现，并引入“领域驱动设计”（Domain-Driven Design, DDD）的初步概念，强调软件模型应贴合业务逻辑。 第二章：封装的艺术：信息隐藏与接口设计 封装不再被视为简单的 `private` 关键字的使用。本章重点讨论如何设计健壮的类接口。我们将深入探讨： 不变性（Immutability）的实践：如何在C++中通过 `const` 成员函数、`mutable` 的谨慎使用以及智能指针的封装来保证对象状态的稳定性。 内部表示的隔离：如何通过Pimpl（Pointer to Implementation）惯用法有效降低编译依赖，提升编译速度，尤其适用于大型项目中的头文件管理。 值语义与引用语义的权衡：何时应将对象视为一个不可分割的值（如 `std::string`），何时应视为一个具有身份的实体（如数据库连接对象）。深入分析 `std::unique_ptr` 和 `std::shared_ptr` 在实现不同语义时的作用。 第三章：继承与多态的深度剖析 本章超越了简单的派生与虚函数。我们将聚焦于如何利用多态性实现灵活性： Liskov 替换原则（LSP）的量化分析：如何识别和避免违反LSP的设计，例如，子类对父类行为的过度限制或增强。 运行时多态与编译期多态的对比：详细比较虚函数（运行时多态）的性能开销与模板（编译期多态，如CRTP——当前类自身引用）的优势与局限性。 抽象基类与纯虚函数的实践意义：如何使用纯虚函数定义规范，强制派生类实现特定行为，以及在设计框架（Framework）时的核心作用。 第二部分：高级C++特性与设计模式的融合（实践工具箱） 本部分将理论与现代C++特性（C++11/14/17/20）相结合，展示如何用更安全、更简洁的代码实现复杂的设计模式。 第四章：模板元编程与泛型编程 模板是C++实现泛型编程的核心，本章旨在让读者掌握其强大的表达能力： 类型萃取与SFINAE：深入讲解“替换失败并非错误”原则，以及如何利用 `std::enable_if` 和概念（Concepts，C++20）进行编译期特性检查和约束。 迭代器概念模型：如何设计遵循STL（Standard Template Library）设计哲学的自定义容器和迭代器，确保与现有算法库的兼容性。 变长参数模板（Variadic Templates）：实现类型安全的函数重载集合，例如，自定义的日志系统或元组（Tuple）的实现。 第五章：资源管理与异常安全 现代C++编程的首要任务是保证资源（内存、文件句柄、网络连接）的自动且确定性释放。 RAII（Resource Acquisition Is Initialization）的全面应用：不仅仅是 `std::unique_ptr`，还包括如何为自定义资源（如线程锁、数据库连接池）编写符合RAII原则的封装器。 异常安全等级：系统性地介绍无异常、基本、强保证和不抛出异常（Commit or Rollback）的异常安全等级，并通过实例展示如何在拷贝、移动和赋值操作中实现强异常安全。 移动语义的威力：详细解析右值引用、移动构造函数和移动赋值运算符，以及它们如何显著优化资源密集型对象的性能。 第六章：经典设计模式在C++中的实现与优化 本章精选十余种最常用的GoF设计模式，结合C++的特性进行讲解和实现： 创建型模式：工厂方法（Factory Method）、抽象工厂（Abstract Factory）与单例（Singleton）的现代C++实现（利用静态局部变量保证线程安全）。 结构型模式：装饰器（Decorator）模式与代理（Proxy）模式在代理网络连接或性能监控中的应用。 行为型模式：观察者（Observer）模式中如何利用 `std::function` 和 `std::shared_ptr` 避免循环引用和内存泄漏，以及命令（Command）模式在撤销/重做（Undo/Redo）系统中的构建。 第三部分：软件架构与工程实践（面向大规模系统） 理论和模式的最终目的是指导实践。本部分关注如何将OOP原则应用于构建大型、可维护的系统架构。 第七章：面向对象的设计原则（SOLID的深入解读） SOLID原则是衡量代码设计质量的黄金标准。本书将通过反面教材和重构案例，具体阐述： 单一职责原则（SRP）的边界确定：如何划分一个类或模块的“职责”，尤其是在微服务和大型单体应用中的不同考量。 开放/封闭原则（OCP）的实践：如何通过策略模式、桥接模式或依赖注入（Dependency Injection, DI）来实现对扩展开放、对修改封闭。 依赖倒置原则（DIP）与依赖注入：详细介绍如何使用接口（抽象基类）作为依赖的契约，并讨论手动DI与使用轻量级DI框架的区别。 第八章：模块化、接口与契约编程 在大型项目中，如何清晰地划分模块边界至关重要。 契约式设计（Design by Contract, DbC）：介绍如何使用前置条件、后置条件和不变式来明确定义和验证类和函数的使用规则，以及在C++中实现这些检查的实用技巧。 编译防火墙与层级划分：讨论如何使用头文件保护机制、命名空间和编译单元来构建清晰的依赖关系图，防止“DLL地狱”或不当的跨层级调用。 附录：C++内存模型与并发基础 为确保面向对象设计在多线程环境下的正确性，附录将简要介绍C++内存模型的基础概念，包括原子操作（`std::atomic`）以及如何利用互斥量（`std::mutex`）和条件变量来保护共享对象状态，确保封装的完整性在并发访问下依然有效。 --- 本书特色： 1. 代码示例驱动：所有理论点均配有完整的、可编译运行的C++代码片段，代码风格严格遵循Google C++ Style Guide。 2. 重构案例分析：包含多个“坏代码”到“好代码”的重构过程演示，直观展示如何应用OOP原则改进现有设计。 3. 面向未来：充分整合C++17/20的新特性，确保读者掌握的是现代、高效的面向对象编程技术栈。

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这本书在项目案例的深度和广度上，确实体现了“实用”二字的精髓。它并没有止步于教授基础的LED点亮或按键输入这些“Hello World”级别的操作。我印象特别深刻的是关于ADC（模数转换器）的应用那一节。很多书只是简单地展示了读取ADC值的流程，但这本书却深入探讨了采样率对读取精度和稳定性的影响，并提供了一个基于软件滤波算法的实例，用以消除工频干扰。这对于我后续开发一个环境监测仪至关重要。更不用提其在通信协议上的讲解了，SPI和I2C的协议时序图画得极其精准，配合着伪代码的分析，即便不去看芯片手册，也能对数据传输的物理过程有一个清晰的认知。这些案例的复杂程度恰到好处，既能让你感受到系统集成的挑战，又不会让你在刚起步时就感到望而生畏，是连接理论学习与真实产品开发之间那座坚实的桥梁。

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坦白说，我原本以为涉及单片机这种偏底层的技术书籍，读起来都会非常枯燥乏味，充满了术语和抽象的概念。然而，这本书的叙事风格却出乎意料地清晰流畅，甚至带有一丝亲切感。作者似乎深谙初学者在面对硬件抽象层时的迷茫，所以他总能在关键的转折点加入一些“过来人的经验谈”。比如，在讲解I/O端口的推挽输出和开漏输出的区别时，他没有直接上真值表，而是通过一个模拟电路的场景——“想象你正在为一个继电器供电，需要确保足够的驱动能力”，一下子就把枯燥的电气特性和实际应用场景联系起来了。这种将理论“具象化”的处理方式，极大地降低了我的学习门槛。特别是对于像我这样，编程能力尚可但对硬件驱动和电气特性把握不准的读者来说，这种带着温度的讲解，比冰冷的标准手册有效得多。阅读过程中，我甚至能感受到作者那种希望读者真正掌握知识的急切心情。

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从排版和结构来看，这本书的编排逻辑展现出极高的专业素养。它采用了模块化学习的思路，每一章的知识点都像是一个独立的模块，但它们之间又通过清晰的引用关系串联起来。例如，当讲解到EEPROM数据的持久化存储时，作者会回溯到之前章节中关于I/O操作的注意事项，形成知识的闭环。这种层层递进、相互印证的结构，避免了知识点的孤立感。特别是书中对电路图和程序代码的配对展示，非常考究。通常书籍要么图文分离，要么代码和电路图挤在一起让人眼花缭乱，但这本书的排版设计，保证了我们在阅读代码逻辑的同时，可以迅速将目光转移到对应的硬件连接上，极大地提升了阅读效率和理解速度。这种对细节的关注，足以证明作者在内容组织上是下了大功夫的。

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这本书的实战性简直让我这个电子工程系的大三学生耳目一新！我之前学过几本号称“入门”的教材，结果里面全是晦涩难懂的理论公式堆砌，看得我头大。但《单片机实用教程》完全不一样，它从一开始就带着你动手。比如讲到定时器和中断，作者不是简单地告诉你寄存器该怎么设置，而是立刻就给出了一个控制LED灯闪烁频率的例子，并且详细解释了汇编语言和C语言环境下代码的差异和底层逻辑。最让我佩服的是，书中对中断服务程序的编写规范和优先级管理讲得极为透彻，这在很多其他教材中都是一带而过的内容。记得有一次我做课程设计，需要一个精确的波形发生器，我卡在了如何用软件来平滑控制输出频率上，翻阅这本书后，书中关于“软件延时与硬件定时器的结合应用”那一章，简直是为我打开了一扇窗。它不仅教你如何“做”，更教你如何“做好”，如何写出健壮、可维护的代码，而不是那种写完一次就扔掉的“临时补丁”。这种注重工程实践的理念，让我感觉自己真的在和一位经验丰富的老工程师一起学习。

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作为一个已经工作了几年，但因为岗位调动需要迅速掌握嵌入式基础的技术人员来说，我最看重的是资料的检索性和权威性。这本书在这方面做得非常出色。它提供了一个非常详尽的附录，里面不仅仅是简单的术语解释，而是包含了一些高级调试技巧的速查表，比如看门狗的复位条件汇总，或者常见错误码的排查步骤。它不像某些入门书那样，在讲完基础后就戛然而止，而是提供了一个“进阶指南”的入口。书中引用的数据手册和标准协议的版本也都很新，这在快速迭代的单片机领域尤为重要，确保我们学习到的不是过时的知识。最关键的是，它在讲解底层寄存器操作时，总是会附带一个清晰的注释说明这个寄存器的位域（Bit Field）在整个芯片架构中扮演的角色，这种“知其然并知其所以然”的深度，让我相信这本书不仅能用来学习，还能作为我未来项目开发中的一本可靠参考手册。

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