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出版者:电子工业出版社

作者:肖任重

出品人:

页数:287

译者:

出版时间:2002-2

价格:24.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787505374577

丛书系列:

图书标签:

• C语言
• C++
• 编程入门
• 进阶教程
• 程序设计
• 算法
• 数据结构
• 软件开发
• 计算机科学
• 代码实例
• 实践教程

从C到C++进阶教程 深入理解面向对象编程与现代C++特性 本书旨在为拥有C语言基础的开发者提供一座坚实的桥梁，引领他们跨越至C++的广阔天地。我们深知，从过程式编程思维转向面向对象范式是一个复杂但至关重要的过程。因此，本书并非简单地罗列C++的语法特性，而是着重于思想的转变、底层机制的剖析以及如何运用现代C++（C++11/14/17及后续标准）的强大工具来编写更健壮、更高效、更易于维护的软件。 --- 第一部分：C++的基石与思维转换（The Foundations and Paradigm Shift） 本部分是C++学习的起点，核心任务是帮助读者摒弃纯粹的结构化思维，拥抱C++带来的抽象和封装能力。 第1章：C++的起源与环境搭建 本章将简要回顾C++的诞生背景，强调其作为C的超集而非完全替代品的历史定位。详细介绍现代编译流程，包括预处理、编译、汇编和链接的完整生命周期。重点讲解跨平台编译的最佳实践，如使用CMake或Bazel进行项目管理，确保代码的可移植性。深入讨论编译时优化（如Link-Time Optimization, LTO）对最终执行效率的影响。 第2章：类型系统与内存管理的回顾与深化 虽然读者熟悉C的类型系统，但C++的类型系统更为精细和强大。本章将对比C和C++中的基本数据类型，重点讲解`const`的精确语义（左值`const`、右值`const`、指针`const`的差异），以及`volatile`关键字在并发环境下的作用。 在内存管理方面，我们将深入探讨C++中的栈与堆的交互。详细解析`new`和`delete`操作符的底层实现，包括它们如何调用构造函数和析构函数。引入C++内存模型中的对齐（Alignment）和填充（Padding）机制，解释为什么结构体的大小不总是其成员大小之和，这对性能优化至关重要。 第3章：函数、链接与命名空间（Namespaces and Linkage） 函数是C++的核心构建块，本章关注函数的高级特性。深入剖析函数重载（Overloading）的实现原理，包括C++编译器如何进行参数匹配和类型推导。介绍默认参数的解析时机——在函数声明处而非定义处。 至关重要的命名空间（Namespace）机制将被详尽讲解。我们不仅会介绍`using`声明和指令的用法，更会强调在大型项目中如何避免命名冲突，以及内联命名空间（Inline Namespaces）的现代应用。 第4章：面向对象编程（OOP）的基石：类与对象 本章是向OOP过渡的关键。我们从C的结构体开始，逐步引入C++类的概念。详细解析类的访问控制（`public`, `private`, `protected`）的真正含义，即它们是编译器的限制，而非运行时的性能开销。 深入探讨类的构造函数（默认、拷贝、移动）和析构函数的生命周期管理。重点解析拷贝构造函数和赋值操作符的“三/五法则”及其在深拷贝场景下的重要性，为后续的资源管理打下基础。 --- 第二部分：深入面向对象：继承、多态与抽象（Inheritance, Polymorphism, and Abstraction） 本部分是C++的灵魂所在，理解多态是掌握C++的关键。 第5章：继承与多态的实现机制 本章详细拆解C++实现多态的底层机制。解释虚函数表（V-Table）和虚指针（V-Ptr）的结构，说明编译器如何通过查找V-Table来实现运行时绑定（Dynamic Dispatch）。讨论虚函数对性能的影响，以及何时应该（或不应该）使用虚函数。 深入剖析继承的各种形式：单继承、多重继承（特别是菱形继承问题）及其解决方案——虚继承（Virtual Inheritance）。解释虚继承如何保证基类子对象的唯一性，以及它带来的额外开销。 第6章：抽象数据类型与接口设计 介绍纯虚函数（Pure Virtual Functions）和抽象基类（Abstract Base Classes）在定义通用接口中的作用。讲解C++中接口的实现方式——通常是只有纯虚函数的类。讨论如何设计清晰、低耦合的类层次结构，避免不必要的继承。 第7章：RTTI与类型转换的陷阱 运行时类型信息（RTTI）是C++提供的一种强大能力。本章详细介绍`dynamic_cast`、`static_cast`、`reinterpret_cast`和C风格类型转换的区别与适用场景。特别强调`dynamic_cast`的实现依赖于虚函数表，以及在无虚函数的类中使用C++类型转换的潜在危险。 --- 第三部分：资源管理与现代C++的解放（Resource Management and Modern C++ Liberation） 本部分聚焦于如何摆脱C风格的手动内存管理，拥抱C++ RAII范式。 第8章：RAII与智能指针的革命 资源获取即初始化（RAII）是C++中最核心的设计哲学之一。本章详述如何将任何资源（内存、文件句柄、锁）与对象的生命周期绑定。 深度解析C++11引入的智能指针： `std::unique_ptr`：独占所有权语义的实现细节，以及其轻量级的性能优势。 `std::shared_ptr`：引用计数的内部机制，包括原子操作的引入与潜在的引用计数循环问题。 `std::weak_ptr`：解决引用循环的有效工具，以及其与`shared_ptr`的配合使用。 第9章：异常处理与错误报告机制 详细介绍C++的异常处理机制（`try`, `catch`, `throw`）的运行模型，包括栈展开（Stack Unwinding）的过程及其性能影响。强调RAII在异常安全编程中的关键作用——确保资源在栈展开过程中被正确释放。讨论不同类型的异常（标准库异常与自定义异常）的选择与设计。 第10章：C++模板元编程基础 模板是C++实现泛型编程的基石。本章首先讲解函数模板和类模板的实例化过程。然后，我们将视角转向编译期：什么是模板元编程（TMP）？介绍特化（Specialization）和偏特化（Partial Specialization）的用法。初步接触`typename`和`template`关键字在依赖名称中的关键区别。 --- 第四部分：性能、泛型与并发（Performance, Genericity, and Concurrency） 本部分面向中高级开发者，探讨如何利用C++的最新特性来编写高性能和可扩展的代码。 第11章：移动语义与性能优化 C++11引入的右值引用（Rvalue References）和移动语义（Move Semantics）极大地提升了性能。本章深入剖析`std::move`和`std::forward`的精确作用，解释它们如何启用对象的“窃取”而非昂贵的“拷贝”。演示如何为自定义类实现高效的移动构造函数和移动赋值操作符。 第12章：标准模板库（STL）容器与算法的深度剖析 超越简单的使用，本章探究STL容器（如`std::vector`, `std::map`, `std::unordered_map`）的内部实现原理，包括内存分配策略、迭代器失效的条件以及缓存友好性。探讨如何正确使用STL算法，并介绍迭代器的概念模型，区分输入/输出/双向/随机访问迭代器。 第13章：现代并发编程（Concurrency） 在多核时代，并发编程至关重要。本章介绍C++标准库提供的并发工具： `std::thread`：线程的创建与管理。 同步原语：互斥锁（`std::mutex`）及其变体（递归锁、超时锁），以及条件变量（`std::condition_variable`）用于线程间的协作。 原子操作：`std::atomic`的使用，用于无锁编程的场景，及其与互斥量的性能权衡。 第14章：Lambda表达式与函数对象 Lambda表达式是现代C++中简化回调和算法调用的利器。本章解析Lambda表达式的语法糖背后的真相：它们实际上是编译器生成的闭包类型（Closure Type）。深入分析捕获列表（`[]`）的机制，区分值捕获和引用捕获的生命周期风险。结合STL算法，展示其在提升代码可读性方面的巨大优势。 --- 结语：持续学习的路径 本书的最终目标是培养读者运用C++进行系统级编程和高性能计算的能力。掌握了面向对象的精髓和现代C++的工具箱后，读者将能够更自信地深入研究底层库、操作系统接口以及图形学或数值计算等对性能要求极高的领域。后续的学习建议包括深入研究模板元编程的高级技术、内存模型规范（C++17/20的内存模型）以及C++的编译期代码生成技术。

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