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出版者:清华大学

作者:刘锐宁//宋坤

出品人:

页数:562

译者:

出版时间:2010-7

价格:69.80元

装帧:

isbn号码:9787302227922

丛书系列:

图书标签:

• c++
• Visual C++
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• 编程入门
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• Visual Studio
• 软件开发

现代软件开发与跨平台应用设计：深入探索面向对象编程与系统级优化 本书聚焦于当代软件工程实践中的核心技能与前沿技术，旨在为读者提供一套全面、深入且实用的指导，以应对复杂系统的构建、性能调优及跨平台部署的挑战。我们避开传统语言环境的特定工具链限制，转而深入探究驱动现代高效软件诞生的底层原理、设计哲学与架构思维。 --- 第一部分：高级面向对象设计与设计模式的现代应用 本部分将彻底剖析面向对象编程（OOP）的深层含义及其在大型项目中的实践。我们不再停留在基础的封装、继承与多态，而是深入探讨如何利用这些原则构建健壮、可维护和高扩展性的代码库。 1. 深入理解抽象与接口的边界： 探讨抽象数据类型（ADT）的真正意义，以及如何通过清晰的接口定义（Interface Segregation Principle, ISP）来解耦系统组件。我们将分析在微服务架构中，如何利用接口契约保障服务间的稳定通信。 2. 设计模式的进化与选择： 详细讲解经典设计模式（如工厂、单例、策略、观察者等）在现代多线程、异步编程环境下的局限性与适应性改造。重点分析“依赖注入”（DI）容器的工作原理及其如何彻底改变了传统模式的使用方式，提升测试性和灵活性。本书将阐述何时选择“依赖倒置原则”（DIP）而非僵硬的继承结构，并提供大量真实世界案例对比。 3. 行为驱动开发（BDD）与契约测试： 介绍如何将设计意图直接转化为可执行的规范。我们将学习使用现代框架来定义系统的预期行为，确保代码的实现严格符合最初的设计蓝图，从而有效降低集成风险。 第二部分：高性能计算与内存管理精要 在追求极致性能的今天，对系统资源的精细控制至关重要。本部分将带领读者超越高级语言的自动化管理，直抵操作系统和硬件交互的核心。 1. 现代内存层级结构与缓存优化： 深入解析CPU缓存（L1/L2/L3）的工作机制、缓存一致性协议（如MESI）以及内存访问的局部性原理（时间局部性与空间局部性）。我们将学习如何通过数据结构重排（如结构体数组与数组结构体互换）来最大化缓存命中率，实现数量级的性能提升。 2. 零拷贝技术与高效I/O： 探讨传统I/O模型（如阻塞式、非阻塞式、异步I/O）的性能瓶颈。重点分析“零拷贝”（Zero-Copy）技术在网络传输和文件操作中的应用，包括`sendfile`等系统调用的底层实现，以及如何设计高效的数据管道以最小化数据在用户态和内核态之间的上下文切换。 3. 并发模型与同步原语的底层剖析： 不仅介绍互斥锁（Mutex）和信号量（Semaphore），更重要的是剖析无锁（Lock-Free）数据结构的设计哲学。我们将研究原子操作（Atomic Operations）如何利用CPU的硬件指令实现线程安全，以及在特定高并发场景下，比较ABA问题、内存屏障（Memory Barriers）对程序正确性的影响。 第三部分：系统级编程与跨平台架构 本部分关注如何编写能适应不同硬件平台和操作系统环境的底层代码，并构建可移植性强的应用程序。 1. 平台抽象层（PAL）的设计与实现： 讨论如何构建一套健壮的抽象层，以隔离操作系统特定的API调用（如线程创建、文件系统操作、网络套接字）。我们将分析使用宏定义、条件编译与运行时动态加载技术实现跨平台兼容性的最佳实践。 2. 动态链接与加载机制： 深入理解共享库（Shared Libraries/DLLs）的加载过程、符号解析（Symbol Resolution）机制。探讨运行时库的链接策略，以及如何避免或解决版本冲突（DLL Hell）问题，确保程序的稳定部署。 3. 嵌入式系统与资源受限环境下的编程范式： 针对物联网（IoT）和边缘计算场景，探讨如何进行严格的资源预算。内容包括栈与堆的使用限制、代码段的优化（减小代码体积）、以及在缺乏标准库支持的环境下构建最小化运行时（Runtime）的策略。 第四部分：现代软件质量保障与调试技术 高质量的软件需要系统化的质量保证流程和深入的调试能力。本部分将聚焦于如何主动预防缺陷和高效定位疑难杂症。 1. 内存泄漏与未定义行为的捕获： 介绍先进的内存调试工具和动态分析技术，如何追踪堆内存分配与释放的生命周期。重点解析编译器如何生成和优化代码，以及如何识别和避免导致程序崩溃或行为异常的未定义行为（Undefined Behavior）。 2. 性能分析器（Profiler）的深度使用： 学习如何使用火焰图（Flame Graphs）和调用图分析工具，精确识别程序的热点区域（Hot Paths）。不仅关注CPU时间，还将分析I/O等待、锁竞争等隐藏的性能开销，并据此指导代码重构。 3. 调试器的高级技巧与核心转储（Core Dump）分析： 超越简单的断点设置，我们将精通调试器在处理多线程死锁、信号处理和异常捕获时的能力。详细介绍如何使用核心转储文件对生产环境中发生的崩溃进行离线复现和深入分析，恢复现场状态以确定根本原因。 --- 本书的目标读者是那些已经掌握基础编程语言语法，并渴望将技能提升到系统架构和性能工程层面的专业人士。通过本书的学习，读者将能够设计出更接近硬件效率、更易于维护和移植的下一代高性能应用程序。

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