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出版者:人民邮电

作者:卢政宏

出品人:

页数:236

译者:

出版时间:2003-3

价格:32.00元

装帧:

isbn号码:9787900091741

丛书系列:

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编程语言与数据结构：C++ 进阶实践 图书简介 本书深入探讨现代软件开发中至关重要的 C++ 编程语言的高级特性、底层原理及其在复杂系统设计中的应用。它并非面向初学者的入门手册，而是为已经掌握 C++ 基础语法，并希望迈向精通级别，能够驾驭高性能、高可靠性软件构建的工程师量身定制的深度实践指南。全书以工程实践为核心驱动力，旨在将理论知识转化为解决实际工程难题的有效能力。 第一部分：C++ 现代特性与内存模型精修 本部分将对 C++17/20 标准引入的关键特性进行全面、深入的解析，并着重于理解其对程序性能和安全性的影响。 1. 模板元编程 (Template Metaprogramming, TMP) 的深度挖掘： 我们超越了简单的泛型编程，深入到类型特征（Type Traits）的定制与应用。详细介绍了如何利用 `constexpr if`、编译期反射（如果编译器支持，探讨其未来趋势与现有替代方案）以及变长参数模板（Variadic Templates）来构建高度优化的、零运行时开销的库组件。重点分析了如何使用 TMP 实现编译期校验、错误报告以及动态多态的替代方案——静态分发，包括 CRTP（Curiously Recurring Template Pattern）的实际应用场景及其限制。 2. 内存管理与并发的底层透视： 理解 RAII（Resource Acquisition Is Initialization）的真正含义不仅仅是使用智能指针。本书将详述 `std::unique_ptr`, `std::shared_ptr`, 和 `std::weak_ptr` 在不同场景下的性能权衡。我们深入剖析了内存分配器（Allocators）的工作原理，如何自定义分配器以适应特定硬件或缓存结构（例如，栈式分配器、池分配器）以消除内存碎片和提升局部性。 在并发控制方面，我们不再停留于 `std::mutex` 的基本使用。重点讲解了 C++ 内存模型（C++ Memory Model）的严格定义，特别是 `volatile` 关键字在现代多核环境中的误区与正确用法。深入探讨原子操作（Atomics）的底层实现机制，例如如何利用无锁（Lock-Free）数据结构（如基于 CAS 循环的栈和队列）来构建高性能的并发原语，并提供严格的验证方法（如使用 Hazard Pointers 或 RCU 模式的变体）来保证其正确性。 3. 表达式 SFINAE 与概念（Concepts）的演进： 详细分析了 SFINAE（Substitution Failure Is Not An Error）的工作原理，以及它是如何被用来进行复杂的重载解析和类型萃取的。随后，转向 C++20 引入的“Concepts”——现代 C++ 如何通过明确的约束语义来替代复杂的 SFINAE 表达式，从而极大地提升模板代码的可读性和编译时错误报告的质量。本书将提供将遗留 SFINAE 代码迁移到 Concepts 的实用策略。 第二部分：高性能计算与系统级编程实践 本部分关注 C++ 如何在资源受限或对延迟极其敏感的场景中发挥最大效能，特别是在系统编程和数值计算领域。 4. 异常安全与资源零开销抽象： 异常的抛出和捕获在性能敏感的代码路径中可能带来不可预测的开销。本书倡导“强异常安全保证”的设计哲学，并提供工具和模式（如`std::scope_guard` 的自定义实现）来确保资源释放的确定性。我们探讨了如何在不牺牲安全性的前提下，通过设计接口来最小化异常抛出的可能性，实现“零开销抽象”的目标。 5. 编译期优化与指令集利用： 深入探讨编译器优化器的行为（如 LTO, PGO），以及如何通过代码结构（数据布局、循环展开、函数内联控制）来“引导”优化器达到最佳效果。更进一步，本书介绍了如何安全地集成特定硬件的指令集扩展（如 SSE, AVX），包括使用内联汇编（Inline Assembly）的边界和替代方案（如编译器内置函数 Intrinsics），确保代码的可移植性与性能的平衡。 6. 现代数据结构与缓存友好性： 软件性能瓶颈往往在于内存访问延迟而非 CPU 运算速度。本章聚焦于如何设计和实现“缓存友好”的数据结构。分析 L1/L2/L3 缓存的工作机制，以及如何通过结构体对齐、消除假共享（False Sharing）和优化数据访问模式（例如，使用基于数组的结构（AoS）到结构体数组（SoA）的转换）来最大化缓存命中率。探讨 B 树、跳表等复杂数据结构的变体如何在实际应用中进行修改以适应特定工作负载的内存访问特性。 第三部分：软件架构与工程化挑战 本部分将视角从单个函数提升到整个软件系统的设计与维护层面。 7. 动态加载与插件化架构： 在需要热更新或功能模块化的大型应用中，动态链接库（DLL/SO）的管理至关重要。本书详细讲解了在不同操作系统下实现安全、版本兼容的插件加载和卸载机制。重点讨论如何解决符号冲突、依赖管理以及在运行时安全地进行版本升级，确保主程序在加载或卸载插件时不会破坏其核心状态。 8. 测试、调试与代码度量： 强调超越单元测试的工程实践。深入探讨如何构建集成测试框架，以及使用模糊测试（Fuzz Testing）来发现边界条件错误。在调试方面，讲解如何利用底层工具（如 Valgrind, AddressSanitizer, UndefinedBehaviorSanitizer）来检测未定义行为、内存泄漏和数据竞争，这些是 C++ 中最隐蔽的错误来源。最后，讨论如何定义和跟踪关键的性能度量指标，并将其集成到持续集成流程中。 9. 互操作性与外部接口： 在现代混合系统中，C++ 代码需要与 C、Python 或其他语言进行高效通信。本书提供了实现稳定 C 接口（ABI 兼容性保证）的详细步骤，以及使用绑定生成器（如 pybind11）进行高级对象和异常安全传递的最佳实践。讨论了如何设计清晰的边界层（Boundary Layer）以隔离语言特性，保证系统的模块化和可维护性。 本书的每一章都伴随着大量经过实战检验的代码示例和性能分析报告，旨在帮助读者构建出既快速、又健壮，且易于维护的下一代 C++ 应用。

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这本书的封面设计，坦白说，很有那个时代鲜明的烙印，色彩对比强烈，字体也带着一种早期数字时代的张扬感。我当初买它，完全是冲着“实用”这两个字去的，因为当时刚接触网页制作，市面上那些理论性太强的书根本啃不下去。这本书的开篇部分，对于ActionScript的基础语法讲解得相当直接，没有过多地进行哲学思辨，而是直接告诉你“这个函数怎么用，它能实现什么效果”。我记得特别清楚，书里有一章专门讲了如何用时间轴控制动画的逐帧播放，当时我花了好大力气才把那个“会跳舞的小人”的例子给跑通。那种即时反馈带来的成就感，是看纯理论书籍永远无法替代的。不过，对于那些想要深入理解面向对象编程思想的读者来说，这本书可能略显单薄，它更像是一个优秀的工具箱，告诉你每把工具的用法，但不会教你如何冶炼这些工具的原材料。它更注重“做出来”，而不是“为什么能做出来”。对于当时的我们这些初学者来说，这种手把手的教学方式，无疑是快速上手的最佳途径，让枯燥的代码学习过程变得可视化、可触摸，极大地降低了入门的门槛。可以说，它成功地将一个相对复杂的技术领域，通过具体的案例，变得平易近人。

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我印象最深的是，这本书在处理跨浏览器兼容性问题上，采取了一种近乎“实用主义”的务实态度。那时候，IE和Netscape之间的兼容性问题是困扰所有网页制作者的噩梦。Flash作为一个独立的插件，虽然在一定程度上绕过了这些HTML/CSS的怪圈，但如何确保用户能顺利加载SWF文件，以及如何处理不同版本Flash Player之间的差异，仍然是硬伤。这本书里有一章节专门讨论了“加载检测脚本”的编写，教你如何用JavaScript来判断用户是否安装了Flash，如果没安装，就优雅地显示一段提示信息或者一个替代的HTML链接。这种对“失败路径”的预先考虑，体现了作者深厚的实战经验。它不是那种只展示完美运行环境的书籍，而是正视了网络环境的复杂性与不确定性。对我来说，学到这些“补救措施”比学到华丽的动画技巧更为重要，它教会我在追求技术绚丽的同时，不能忘记对最终用户的基本尊重——确保信息能够被有效传达，即使技术出现了故障。这种成熟的视角，让这本书的实用价值远超出了单纯的技术教学范畴。

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这本书的排版和插图风格，透露出一种强烈的“面向动手操作”的倾向。大量的截图，几乎是每一步操作都配有对应的屏幕快照，特别是涉及到软件界面中各种参数的调整时，这一点显得尤为重要。我记得当时因为是第一次接触Flash的IDE环境，光是找到正确的菜单项和面板设置就耗费了不少时间。这本书的插图清晰且步骤明确，几乎不需要读者进行过多的猜想。它摒弃了冗长、晦涩的学术性描述，转而采用了一种更接近于“维修手册”的指导方式。例如，在讲解如何导入外部素材（如位图或声音文件）时，它会清晰地标出“文件”菜单下的具体子项，以及在“属性检查器”中需要勾选的复选框。这种“所见即所得”的教学方式，极大地提升了初学者的学习效率，避免了在软件操作层面产生不必要的挫败感。它像是一位耐心的师傅，手把手地将工具递到你手中，并告诉你旋钮和开关的位置。

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回想起来，这本书对我职业生涯早期最大的贡献，可能在于培养了一种“结构化思考”的习惯。虽然内容集中在Flash技术，但它所展示的许多设计流程，其实是通用的。比如，书中在介绍一个复杂的交互项目时，总是先从“需求分析”入手，接着是“元件拆解”，然后才是“代码实现”。这种自顶向下、逐步细化的处理方式，让原本看似庞大的项目变得可以分解和管理。它没有将代码视为孤立的部分，而是强调了元件的封装性、时间线的精确控制与外部事件的响应之间的关系。这种对项目流程的清晰梳理，让我学会了在动手写代码之前，先在大脑中构建一个清晰的逻辑蓝图。这种方法论的熏陶，远比某几个特定的AS代码片段更为宝贵，它帮助我从一个只会复制粘贴代码的“操作员”，逐渐成长为一个能够规划和组织复杂交互项目的“设计者”。这种系统性的思维训练，是这本书带给我最持久的财富。

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初读这本设计实例集时，最让我眼前一亮的，是它对于用户界面（UI）元素动态化的处理手法。那个年代的网页，大多是静态的HTML骨架，用户体验感较为平庸。这本书却大胆地引入了大量基于Flash的交互效果，比如那些会根据鼠标悬停而改变阴影和边框的导航按钮，或者那种点击后会有一个平滑过渡动画的表单提交反馈。这些细节，在今天看来或许只是基础操作，但在当时，简直是网页设计的“黑魔法”。书中的案例，尤其是一些关于“动态图库轮播”和“鼠标跟随特效”的章节，简直是我的救命稻草。我当时接了一个为本地商家制作宣传页面的小活，急需做出一些能抓住眼球的视觉效果。这本书提供的代码片段，经过我略微修改和适配后，立刻让那个简陋的页面焕发出了生机。它教会我的不仅仅是如何复制粘贴代码，更重要的是理解了事件监听和对象属性动态修改之间的逻辑关系。这种对“动起来”的执着追求，让这本书在那个静态主导的时代，显得前卫而实用，成功地将静态网页带入了一个初步的“富媒体”时代。

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