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出版者:Mcgraw-Hill Osborne Media

作者:[美] Bruce Eckel

出品人:

页数:640

译者:

出版时间:1992-11

价格:USD 29.95

装帧:Paperback

isbn号码:9780078818097

丛书系列:

图书标签:

• C++
• ANSI
• C++
• Programming
• Reference
• Inside
• Out
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• Tutorial
• Compiler
• Language

《C++ 深度解析：从核心到实践》 概述 《C++ 深度解析：从核心到实践》是一本旨在为 C++ 开发者提供全面、深入且实用知识的权威指南。本书并非简单罗列 C++ 语言特性，而是致力于揭示 C++ 语言背后的设计哲学、运行机制以及如何在实际项目中高效地运用这些特性。本书适合具备一定 C++ 基础，希望在 C++ 领域更上一层楼的开发者，包括但不限于： 初级到中级 C++ 开发者： 帮助他们夯实基础，理解 C++ 的核心概念，避免常见的陷阱，并开始构建更健壮、更优化的代码。 希望提升 C++ 技能的跨领域开发者： 对于从其他语言转到 C++ 或需要将 C++ 集成到现有项目中的开发者，本书提供了清晰的路径和实践指导。 资深 C++ 开发者： 即使是经验丰富的开发者，也能在本书中找到对复杂主题的深刻见解、性能优化的新视角以及现代 C++ 实践的最新发展。 本书的独特之处在于其“深入解析”的定位。我们不满足于“如何做”，更侧重于“为何如此”。通过对 C++ 标准委员会的设计意图、底层运行原理以及不同实现方式的权衡进行细致探讨，本书帮助读者建立起对 C++ 语言的深层次理解，从而能够做出更明智的设计决策，编写出更高效、更可靠的 C++ 代码。 核心内容详述 本书内容覆盖了 C++ 语言的方方面面，从最基础的内存模型到最前沿的并发模型，再到实际开发中的工程实践。以下是本书的核心内容模块的详细介绍： 第一部分：C++ 语言核心与底层机制 1. 内存模型与对象生命周期： 内存布局： 深入解析栈、堆、全局/静态存储区的区别与分配机制。讲解自动变量、动态分配对象、静态变量的生命周期及其对程序行为的影响。 对象创建与销毁： 详细阐述构造函数、析构函数的工作原理，包括拷贝构造函数、拷贝赋值运算符的拷贝语义与移动语义。重点分析对象生命周期中的各种边缘情况，如临时对象、基类和派生类对象的构造与销毁顺序。 内存管理： 除了 `new` 和 `delete`，本书将深入探讨智能指针（`std::unique_ptr`, `std::shared_ptr`, `std::weak_ptr`）的工作原理、RAII（Resource Acquisition Is Initialization）模式在资源管理中的应用，以及自定义内存分配器的概念。 值类别与生命周期延长： 详细解析左值、右值、纯右值、将亡值等值类别，以及它们与 C++11 引入的移动语义、完美转发的关系。理解临时对象的生命周期延长机制是优化性能的关键。 2. 类型系统与多态： 类型转换： 细致讲解 C++ 中的各种类型转换（隐式转换、显式转换、`static_cast`, `dynamic_cast`, `reinterpret_cast`, `const_cast`）的适用场景、原理及其潜在风险。 函数重载与运算符重载： 深入分析重载决议的规则，理解函数重载与函数模板重载的区别。探讨运算符重载的陷阱与最佳实践。 类与继承： 详细讲解继承的实现机制，包括虚基类、菱形继承的解决办法、访问控制（public, protected, private）的深远影响。 虚函数与运行时多态： 深入解析虚函数表（vtable）的结构与工作原理，理解虚函数调用机制如何实现运行时多态。探讨纯虚函数、抽象类以及虚析构函数的必要性。 模板元编程与编译期多态： 介绍模板作为代码生成器的能力，以及模板特化、偏特化等高级模板技术。初步接触编译期多态，展示其在类型萃取、编译期计算等方面的威力。 3. 异常处理与错误管理： 异常的产生、传播与捕获： 详细说明 `try`, `catch`, `throw` 的工作流程，理解异常安全（exception safety）的概念（基本承诺、强异常安全、无异常承诺）。 RAII 与异常安全： 再次强调 RAII 在异常处理中的核心作用，如何利用 RAII 保证资源在异常发生时得到正确释放。 标准异常类： 介绍 `std::exception` 及其派生类，以及如何自定义异常类。 错误码与异常的权衡： 讨论何时使用异常，何时使用错误码，以及两者的优缺点。 第二部分：现代 C++ 特性与高级主题 4. C++11/14/17/20 新特性深度解析： 右值引用与移动语义： 详细讲解右值引用的引入，以及它如何支持移动构造函数、移动赋值运算符，从而实现资源的“转移”而非“拷贝”，显著提升性能。 智能指针全解： 除了基础的智能指针，还会深入分析它们的内部实现、内存管理策略、线程安全性问题，以及使用场景的选择。 Lambda 表达式： 深入剖析 Lambda 表达式的语法糖、捕获列表（值捕获、引用捕获、默认捕获）的机制，以及它如何与 STL 算法结合，实现简洁高效的代码。 `auto` 关键字： 讲解 `auto` 的类型推导规则，以及它在简化代码、提高可读性方面的作用，同时也会指出 `auto` 可能带来的问题。 范围 `for` 循环： 介绍基于范围的 `for` 循环，以及它如何简化迭代过程。 `constexpr` 与编译期计算： 深入理解 `constexpr` 的应用，展示如何在编译期执行计算，减少运行时开销，并实现编译期断言等功能。 可变参数模板： 讲解如何使用可变参数模板实现泛型编程，例如实现类似 `printf` 的格式化输出或自定义日志系统。 结构化绑定（C++17）： 介绍结构化绑定如何简化从元组、数组、结构体中解构值，使代码更加清晰。 模块（C++20）： 详细阐述 C++20 引入的模块概念，以及它如何解决头文件爆炸、编译速度慢等问题，并展示模块化开发的优势。 Concepts（C++20）： 深入理解 Concepts 的概念，以及它如何为模板提供编译期约束，从而提升模板代码的可读性、可维护性和错误报告的友好性。 5. STL 深度剖析与 STL 容器设计： 容器： 深入讲解 `vector`, `list`, `deque`, `set`, `map`, `unordered_set`, `unordered_map` 等核心容器的内部实现原理、时间复杂度、空间复杂度以及适用场景。 迭代器： 详述 C++ STL 中的迭代器概念，包括输入迭代器、输出迭代器、前向迭代器、双向迭代器、随机访问迭代器，以及它们的分类与使用。 算法： 详细介绍 STL 算法库，包括排序、查找、拷贝、转换、数值计算等常用算法，以及如何结合 Lambda 表达式高效使用。 仿函数与函数对象： 讲解仿函数（函数对象）在 STL 算法中的作用，以及如何自定义仿函数来满足特定需求。 泛型编程的艺术： 通过 STL 案例，进一步揭示泛型编程的强大之处，以及如何编写可复用、可扩展的代码。 6. 并发编程与多线程： 线程基础： 讲解 `std::thread` 的创建、管理，线程同步机制（互斥量 `std::mutex`、读写锁 `std::shared_mutex`、条件变量 `std::condition_variable`）。 原子操作： 介绍 `std::atomic`，以及如何利用原子操作避免竞态条件，实现轻量级的线程安全。 并发容器与模型： 探讨并发场景下的常见问题，以及 C++ 标准库提供的并发支持，如 `std::async`, `std::future`, `std::promise`。 内存序（Memory Ordering）： 深入理解 C++11 引入的内存序模型，以及它在细粒度控制多线程下内存可见性方面的关键作用。 死锁与活锁的预防： 讲解常见的并发编程陷阱，以及如何设计避免死锁和活锁的并发程序。 第三部分：工程实践与性能优化 7. 面向对象设计原则与模式： SOLID 原则： 详细阐述单一职责、开放封闭、里氏替换、接口隔离、依赖倒置这五大设计原则，并结合 C++ 代码示例说明其应用。 常见设计模式： 深入讲解工厂模式、单例模式、观察者模式、策略模式、装饰器模式、适配器模式等经典设计模式在 C++ 中的实现，分析其优缺点和适用场景。 面向对象设计的权衡： 探讨在 C++ 中进行面向对象设计时，如何平衡抽象、封装、继承、多态带来的便利性与潜在的性能开销。 8. 性能优化与剖析： 性能瓶颈分析： 介绍 profiling 工具（如 gprof, perf, VTune）的使用，以及如何通过 profiling 找到代码中的性能瓶颈。 编译器优化： 讲解编译器的常见优化选项（如 `-O2`, `-O3`）以及它们的工作原理。理解内联、循环展开、死代码消除等优化技术。 内存访问优化： 深入分析缓存局部性（cache locality），讲解如何通过优化数据布局、访问模式来提升性能。 算法复杂度与数据结构选择： 强调选择合适的数据结构和算法是性能优化的基础。 避免不必要的拷贝与构造： 再次强调移动语义、`emplace_back` 等技术在减少开销中的作用。 零成本抽象： 探讨 C++ 中“零成本抽象”的设计理念，以及如何编写既具有高级抽象又能获得接近底层性能的代码。 9. 工具链与调试： 构建系统： 介绍 CMake 等主流构建工具的使用，以及如何管理大型 C++ 项目的编译和链接。 调试技巧： 讲解 GDB/LLDB 等调试器的进阶用法，包括断点、监视、内存查看、条件断点、远程调试等。 静态分析工具： 介绍 Clang-Tidy, Cppcheck 等静态分析工具，如何利用它们在编译期发现潜在错误和代码风格问题。 单元测试： 讲解 Google Test, Catch2 等 C++ 测试框架的使用，以及如何编写有效的单元测试来保证代码质量。 本书特色 深度而非广度： 本书不追求覆盖 C++ 语言的所有细枝末节，而是精选最核心、最重要、最能体现 C++ 精髓的主题进行深度剖析。 理论与实践结合： 每一章节都配有大量的 C++ 代码示例，这些示例不仅用于说明概念，更展示了在实际开发中的应用。 注重“为何”： 深入解释 C++ 特性背后的设计哲学和权衡，帮助读者理解语言的演进和设计者的意图。 现代化 C++ 视角： 贯穿 C++11 及以上版本的最新特性，指导读者如何编写符合现代 C++ 编程范式的代码。 性能导向： 在讲解各类特性时，始终关注其对性能的影响，并提供优化建议。 清晰的逻辑结构： 内容组织循序渐进，从基础到高级，从语言本身到工程实践，形成完整的知识体系。 结语 《C++ 深度解析：从核心到实践》旨在成为 C++ 开发者案头的常备工具书，它不仅是一本技术手册，更是一次深入 C++ 世界的探索之旅。通过本书的学习，读者将能够更自信、更高效地驾驭 C++ 这门强大的编程语言，构建出高性能、高质量的软件系统。

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