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出版者:

作者:Settich, Robert J.

出品人:

页数:192

译者:

出版时间:2009-2

价格:$ 22.54

装帧:

isbn号码:9781561588732

丛书系列:

图书标签:

• Python
• 内置函数
• 编程
• 技巧
• 参考
• 函数
• 实用
• 代码
• 学习
• 开发
• 指南

《内置》 探寻代码深处的基石，重塑理解的边界 这是一部关于编程语言核心机制的深度探索之作。本书并非一本普通的教程，也不仅仅是API的罗列，它致力于拨开迷雾，带领读者深入到语言最根本的构造之中，理解那些看似理所当然的“内置”功能是如何运作的，以及它们为何如此重要。我们将在代码的海洋中航行，揭示隐藏在简洁语法背后的复杂逻辑，领略设计者们在创造这些强大工具时所倾注的智慧与权衡。 第一部分：内置的召唤——重识编程的基石 编程世界的繁荣，离不开那些被深深烙印在语言 DNA 中的“内置”组件。它们是开发者挥洒创造力的画布，是抽象化的基石，是语言表达力的源泉。然而，我们是否真正理解了它们的运作原理？又是否在每一次调用时，都对它们的强大与局限有所洞察？ 本部分将首先定义“内置”的概念，将其从简单的关键字、内置函数拓展到更广阔的范畴，包括语言的原生数据类型、基本的控制流结构、以及语言环境提供的核心服务。我们将审视不同编程语言在设计这些内置特性时的哲学差异，例如动态语言与静态语言在类型系统上的不同考量，命令式语言与函数式语言在抽象层面的侧重点。 我们将以一个经典的例子开篇：整数的运算。看似简单到不值一提的加减乘除，背后却牵涉到计算机硬件的算术逻辑单元（ALU）、位操作、溢出处理等诸多底层细节。本书将不会止步于“a + b = c”的表面，而是会深入探讨不同语言如何包装和暴露这些硬件能力，以及它们提供了哪些不同的算术类型（如整数、浮点数、大整数）来满足不同的需求。我们会分析浮点数运算中的精度问题，探讨其在科学计算和金融领域带来的挑战，并介绍语言中为应对这些问题提供的内置支持，比如高精度 decimal 类型或特定的数学库。 接着，我们将目光转向字符串。从最基本的字符编码（ASCII, Unicode）到复杂的字符串操作（拼接、查找、替换、模式匹配），字符串在现代应用中无处不在。本书将剖析不同语言处理字符串的效率差异，探讨其内存表示方式（例如，是否使用Unicode码点，还是UTF-8编码），以及内置函数在性能上的优化技巧。我们会分析正则表达式在字符串处理中的强大能力，并深入其背后的匹配引擎原理，理解其有限自动机（Finite Automaton）的工作机制。 第二部分：控制的艺术——内建指令的演进 程序的执行流程，是代码得以运转的灵魂。而控制流语句，正是赋予程序生命力的核心内置指令。if-else, for, while, switch... 这些熟悉的结构，是我们构建逻辑、处理分支、实现循环的基石。然而，它们在不同语言中的表现形式，以及背后蕴含的设计理念，却有着值得深思的差异。 本部分将对主要的控制流结构进行细致的解剖。我们会比较不同语言中条件语句的语法糖和语义差异，例如短路求值（short-circuit evaluation）的机制，以及它们如何影响逻辑表达式的执行顺序和副作用。在循环方面，我们将深入探讨 for 循环的变种，例如基于范围的 for 循环（range-based for loops）在 C++ 和 Python 中的实现，以及它们如何抽象化了迭代过程。我们还会分析 while 循环和 do-while 循环的适用场景，并讨论其与 break 和 continue 语句的配合使用。 更进一步，我们将探讨一些更高级的控制流机制，例如异常处理（exception handling）。try-catch-finally 结构，如何优雅地处理程序运行时可能出现的错误，以及它们在资源管理（如文件句柄、数据库连接）中的作用。我们会分析不同语言中异常继承体系的设计，以及如何设计健壮且易于理解的异常处理策略。 此外，本书还将触及一些在特定语言中被视为“内置”的，但却能极大提升代码表达力的控制流概念，例如 Python 中的生成器（generators）和 yield 关键字，或者 C 中的 async/await 关键字。我们将深入理解它们如何在底层实现协作式多任务（cooperative multitasking）或异步编程，以及它们如何帮助开发者编写更简洁、更高效的并发代码，而无需直接管理线程和锁。 第三部分：数据的容器——内置数据结构的智慧 数据的组织与存储，是任何程序的核心任务。编程语言内置的数据结构，就像是开发者手中的乐高积木，让我们能够高效地构建复杂的数据模型，并进行灵活的操作。从最基础的数组到字典，再到更复杂的列表和集合，它们共同构成了程序运行时的内存图景。 本部分将首先从最基本的数组（arrays）和列表（lists）开始。我们会深入探讨它们在内存中的存储方式（连续存储 vs. 链式存储），以及它们在插入、删除、查找等操作上的时间复杂度差异。我们将分析不同语言中列表的动态扩容机制，以及数组与列表在类型安全性上的区别。 接着，我们将重点关注关联数组，即字典（dictionaries）、映射（maps）或哈希表（hash tables）。它们提供了键值对（key-value pairs）的存储方式，极大地提高了数据的查找效率。本书将深入剖析哈希表的内部工作原理，包括哈希函数的设计、冲突解决策略（如链地址法、开放寻址法），以及它们在平均和最坏情况下的性能表现。我们会探讨 Python 的字典、Java 的 HashMap、C++ 的 unordered_map 等不同实现的特点和优化。 此外，我们还将审视其他重要的内置数据结构，例如集合（sets）——用于存储唯一元素的数据结构，以及队列（queues）和栈（stacks）——用于实现特定数据访问模式的抽象。我们将分析这些数据结构在不同语言中的实现，以及它们在算法设计中的应用。 最后，本部分将扩展到一些更复杂的内置数据结构，例如在某些语言中提供的“元组”（tuples）——不可变的数据集合，以及“枚举”（enums）——用于定义一组命名常量的类型。我们将讨论它们在提高代码可读性和安全性方面的作用，以及它们如何在函数式编程范式中扮演重要角色。 第四部分：抽象的桥梁——内置函数与对象的内在 函数，是代码的最小可执行单元，是实现代码复用和模块化的基石。而对象，则是面向对象编程的核心概念，将数据与行为封装在一起。编程语言提供的内置函数和对象系统，是我们构建复杂软件系统的有力工具。 本部分将深入探究语言内置函数的本质。我们会区分静态函数（static functions）和实例方法（instance methods），理解它们在访问权限和调用方式上的差异。我们将剖析函数的参数传递机制（值传递、引用传递），以及它们如何影响函数的行为和副作用。我们还将探讨函数作为一等公民（first-class citizens）的特性，例如函数式编程中的高阶函数（higher-order functions），以及它们在回调、闭包（closures）和函数组合中的应用。 在对象系统方面，我们将剖析不同语言的继承模型，例如单继承、多重继承以及原型继承。我们将深入理解封装（encapsulation）、继承（inheritance）和多态（polymorphism）这三大面向对象编程的核心概念，并分析语言如何通过内置机制来实现它们。例如，我们会探讨 Python 的类（classes）和实例（instances），Java 的接口（interfaces）和抽象类（abstract classes），以及 JavaScript 的原型链（prototype chain）和 ES6 的 class 语法糖。 此外，本书还将触及一些语言内置的“元编程”（metaprogramming）特性，例如 Python 的装饰器（decorators）和元类（metaclasses），或者 Ruby 的动态方法查找。我们将理解它们如何允许我们在运行时修改类和对象的行为，从而实现更灵活和动态的代码生成。 第五部分：环境的馈赠——运行时与并发的内置 程序的运行，离不开语言运行时环境的支持。内存管理、垃圾回收、并发模型…… 这些看似幕后的机制，却是保证程序稳定高效运行的关键。本书将揭示这些内置的运行时服务，以及它们如何影响我们的编程实践。 本部分将首先深入内存管理。我们会讨论栈（stack）和堆（heap）的区别，以及它们在变量存储和生命周期上的不同。我们将剖析垃圾回收（garbage collection）的机制，例如引用计数（reference counting）和标记-清除（mark-and-sweep）算法，以及它们如何自动化内存的释放，从而避免内存泄漏。我们会讨论不同语言的垃圾回收策略，以及它们对程序性能的影响。 接着，我们将探讨并发（concurrency）和并行（parallelism）的内置支持。我们会区分线程（threads）、进程（processes）和协程（coroutines）的概念，并分析不同语言提供的并发模型，例如基于线程的并发（如 Java 的 Thread API）、基于消息传递的并发（如 Go 的 Goroutines 和 Channels）以及基于事件循环的异步编程（如 Node.js 的 event loop）。我们将探讨如何使用内置的锁（locks）、信号量（semaphores）和原子操作（atomic operations）来处理共享资源的访问，以及如何避免死锁（deadlock）和竞态条件（race conditions）。 最后，本部分还将触及一些与语言环境紧密相关的内置特性，例如 I/O 操作（文件读写、网络通信）、类型检查和运行时反射（runtime reflection）。我们将理解这些内置机制如何为我们提供与外部世界交互的能力，以及如何让我们在运行时检查和修改程序的结构。 《内置》 旨在为所有认真对待编程的开发者提供一份深刻的洞察。它邀请您抛开对“内置”的习以为常，重新审视那些构成我们代码世界基石的元素。通过对这些核心机制的深入理解，您将能够编写出更高效、更健壮、更具表达力的代码，并在这个不断演进的编程领域中，站得更稳，走得更远。

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