C++面向对象程序设计习题解答与上机指导 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:200

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出版时间:2004-1

价格:18.00元

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isbn号码:9787113058999

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深入解析现代C++编程：从基础语法到高级特性的全面实践 书籍简介： 本书旨在为广大C++学习者和开发者提供一个全面、深入且极具实战性的技术指南。我们不再局限于对单一教材的解析或特定题目的罗列，而是构建了一个涵盖现代C++（C++11、C++14、C++17及后续标准）核心概念、设计范式与工程实践的知识体系。本书的重点在于“理解原理、掌握应用、培养设计思维”，它将作为一本独立的、面向工程实践的参考书和技能提升手册。 全书内容组织遵循从底层机制到高层抽象的逻辑脉络，确保读者不仅知其然，更知其所以然。我们将重点放在当前工业界广泛采用和推荐的编程风格和技术栈上。 --- 第一部分：C++核心语言机制的深度剖析 本部分致力于打牢读者对C++底层工作原理的认知基础，这是高效使用C++的前提。 第一章：类型系统与内存模型重构 本章深入探讨C++的类型系统。我们将超越简单的变量声明，重点分析值语义与引用语义的本质区别，并详细解析C++11引入的`typename`和`decltype`在模板元编程中的关键作用。 内存布局与对齐： 详细阐述POD（Plain Old Data）类型与非POD类型的内存差异，以及结构体和类的字节对齐规则，包括如何通过`alignas`进行手动控制，并分析其对性能的影响。 类型转换的陷阱与安全： 剖析`static_cast`、`dynamic_cast`、`reinterpret_cast`和`const_cast`的适用场景和潜在危险。重点讨论隐式转换的危险性，并倡导使用显式构造函数和转换运算符来增强代码的明确性。 constexpr与编译期计算： 深入讲解`constexpr`函数和变量的限制与强大之处，展示如何利用编译期递归和模板技术实现复杂的数值计算和类型特性检查，从而将运行时负载转移到编译时。 第二章：RAII、资源管理与现代智能指针 资源获取即初始化（RAII）是C++的基石。本章聚焦于如何安全有效地管理内存、文件句柄、网络连接等系统资源。 智能指针的精妙设计： 不仅介绍`std::unique_ptr`和`std::shared_ptr`的基本用法，更深入探究它们内部的引用计数机制（包括线程安全问题），以及`std::weak_ptr`如何解决循环引用问题。 自定义资源管理： 教授如何为非标准资源（如自定义的内存池、特定的库句柄）实现符合RAII原则的封装器类。 移动语义的威力： 彻底解析右值引用（Rvalue References）的概念，讲解移动构造函数和移动赋值运算符的工作原理，以及如何通过自定义移动操作优化大数据结构的拷贝性能。 第三章：函数对象、Lambda表达式与并发基础 本章着重讲解C++中函数的使用方式，特别是现代C++引入的简洁而强大的特性。 函数对象的封装与应用： 回顾Functor的内部机制，并将其与标准库算法（如`std::sort`, `std::for_each`）的结合使用。 Lambda表达式的魔力： 详细解析Lambda的捕获列表（值捕获、引用捕获、默认捕获）的语义陷阱，并展示如何利用其闭包特性简化回调和异步操作。 初步接触并发： 介绍`std::thread`的生命周期管理、`std::future`和`std::promise`用于异步结果的传递，为后续深入并发模型打下基础。 --- 第二部分：面向对象范式与抽象构建 本部分将C++的面向对象特性提升到工程实践层面，重点关注如何设计出健壮、可扩展的类层次结构。 第四章：深入理解继承、多态与虚函数机制 深入剖析虚函数表（vtable）和虚指针（vptr）的内存结构，理解虚函数调用的实际开销。 抽象基类与接口设计： 强调纯虚函数在定义清晰接口中的作用，讨论何时应该优先使用组合而非继承。 虚继承的复杂性： 分析虚继承带来的额外开销（如虚基类指针的引入）以及它在菱形继承问题中的解决方案。 运行时类型信息（RTTI）的管理： 探讨`dynamic_cast`的实现细节，并讨论在性能敏感的应用中，应如何权衡RTTI的使用。 第五章：模板元编程与泛型编程实践 模板是C++实现泛型编程的核心。本章将模板的使用提升到编译期代码生成的高度。 类模板与函数模板的重载解析： 深入理解模板参数推导的复杂规则，以及SFINAE（Substitution Failure Is Not An Error）原理在约束模板特化中的应用。 类型特性（Type Traits）： 介绍`std::is_integral`, `std::enable_if`等标准库提供的类型查询工具，并指导读者如何编写自己的类型特性。 模板特化与偏特化： 精确区分全特化和偏特化，并结合实际应用场景（如针对特定容器类型的优化）展示其价值。 第六章：设计模式在C++中的实现与优化 本章不只是罗列经典设计模式的文字描述，而是侧重于展示如何使用现代C++特性（如移动语义、Lambda、智能指针）来更简洁、更安全地实现这些模式。 创建型模式的现代演绎： 重点分析工厂模式（Factory）与抽象工厂（Abstract Factory）中，如何利用模板和类型萃取来减少硬编码的类型依赖。 结构型模式的性能考量： 在适配器（Adapter）和装饰器（Decorator）中，讨论包装类如何利用移动语义避免不必要的深拷贝。 行为型模式的函数式融合： 展示命令模式（Command）如何与Lambda表达式完美结合，简化回调注册和命令历史的实现。 --- 第三部分：C++标准库的高效利用与现代工程 本部分聚焦于如何最大限度地发挥C++标准库（STL）的威力，并将其应用于现代软件工程实践中。 第七章：STL容器与算法的性能调优 对标准模板库（STL）的容器进行深层解剖，理解其底层数据结构和时间复杂度。 容器的选择哲学： 详细对比`std::vector`, `std::deque`, `std::list`在内存布局、缓存命中率和插入/查找操作上的差异，并提供基于场景的明确选型建议。 关联容器的平衡树与哈希表： 深入`std::map`和`std::unordered_map`的内部实现（红黑树与哈希冲突解决），指导用户如何定制哈希函数以优化性能。 算法的并行化： 介绍C++17引入的并行执行策略（Execution Policies，如`std::execution::par`），展示如何通过简单的修改将标准算法向量化或并行化，以充分利用多核架构。 第八章：异常安全与错误处理的严格保证 错误处理是构建可靠系统的关键。本章倡导一种比简单返回错误码更健壮的错误处理机制。 异常安全保证的层级： 详细解释强异常安全、基本异常安全和无异常三个级别，并阐述如何在构造函数、析构函数和赋值运算符中实现这些保证。 标准库中的异常机制： 分析标准库抛出异常的场景（如`std::bad_alloc`, 迭代器越界）以及如何恰当地捕获和处理它们。 现代错误处理的替代方案： 探讨`std::optional`和`std::expected`（或类似机制）在需要明确控制错误路径时的应用，作为对纯粹异常模型的有效补充。 第九章：输入/输出流与文件系统操作 本章关注数据持久化和交互，侧重于性能和跨平台一致性。 I/O流的性能优化： 讲解如何使用`std::ios::sync_with_stdio(false)`与流同步的原理，以及`std::stringstream`与C风格API之间的性能权衡。 格式化与序列化： 探讨C++标准库提供的格式化工具，并介绍现代C++中处理二进制数据和结构化数据序列化的最佳实践（不依赖特定第三方库）。 `std::filesystem`的跨平台威力： 详细演示如何使用C++17的文件系统库进行路径操作、目录遍历、权限检查和文件属性查询，实现平台无关的文件操作代码。 --- 结语：迈向高效能C++工程师 本书的最终目标是培养读者将C++视为一门系统化、工程化的语言来使用。通过对底层机制的透彻理解和对现代特性的熟练运用，读者将能够构建出既具备高性能，又易于维护、符合现代软件工程标准的C++应用程序。本书提供的知识体系，是通往高级C++开发职位的坚实阶梯。

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这本书的实用价值体现在它对每一个代码块的注释都非常到位。它不像某些参考手册那样只关注语法，而是会解释为什么在这个特定的上下文中选择这种实现方式。对于那些需要通过大量练习来巩固知识的读者来说，这本书简直是宝藏。我记得我为了弄懂虚函数表的工作原理，对照着书上的一个递归调用示例，在纸上画了不下三遍的调用栈图。这本书提供的详尽的步骤和推理过程，极大地帮助我建立起了对程序执行流程的直观感受，这份扎实的功底，是任何快餐式教程都无法替代的。

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我最欣赏的是它对“上机指导”这部分的重视。在那个年代，能有一本把理论和实践结合得这么紧密的教材实属难得。它不仅仅是告诉你“怎么写”，更重要的是告诉你“为什么这么写”，以及在实际编程环境中可能会遇到哪些坑。我记得有一次编译一个涉及多态性的程序时遇到了链接错误，翻开这本书的对应章节，里面的调试技巧和常见错误分析，几乎完美地复刻了我当时遇到的问题，那一刻真的有种“相见恨晚”的感觉。这本书的作者显然不是纸上谈兵的理论家，而是真正手把手带过学生的老教师，深知学习过程中卡在哪里最让人头疼。

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这本书的封面设计很有年代感，那种略带泛黄的纸张和简洁的排版，一下子就把我拉回了大学时代。拿到手里沉甸甸的，翻开目录，看到那些熟悉的章节标题，心里涌起一股亲切感。我记得当初学C++的时候，光是理解指针和内存管理就已经焦头烂额了，更别提后面复杂的面向对象概念了。这本书的编排方式，似乎就是为了照顾我们这种初学者，它没有一上来就抛出晦涩难懂的理论，而是从基础的语法开始，循序渐进地引导。每一章后面都有大量的习题，而且每一道题的解法都讲解得极其细致，不像有些教材，只给个最终答案，让人看了云里雾里。

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这本书的语言风格非常朴实、严谨，没有太多花哨的辞藻，读起来非常踏实。它更像是一位经验丰富的导师，用最清晰的逻辑梳理复杂的知识点。对于面向对象编程中核心的封装、继承和多态这三大支柱，它的讲解深入浅出，通过精心设计的案例来展示它们的应用场景。特别是关于模板类和异常处理的部分，讲解得非常透彻，很多后来我通过其他资料才理解的概念，在这本书里居然被用一种非常直观的方式呈现了出来。

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作为一个已经工作多年的开发者，我偶尔也会翻阅这本书来回顾基础。说实话，现在市面上很多新的C++教材，为了追赶标准（比如C++11、14、17），往往会把太多现代特性的细节塞进去，反而冲淡了对底层机制的理解。而这本书，虽然可能没有涵盖最新的特性，但它对C++作为一门“面向对象”语言的本质精神把握得极其到位。重温这些经典的、经过时间考验的习题和解析，反而能让我更清晰地看到语言设计背后的思想，这对提升代码的健壮性和可读性有着不可替代的作用。

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2005-06-18 浦口

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