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出版者:科学出版社

作者:

出品人:

页数:371

译者:

出版时间:2005-4

价格:30.00元

装帧:

isbn号码:9787030151155

丛书系列:

图书标签:

• Visual C++
• C++
• 程序设计
• Windows编程
• MFC
• GUI
• 开发
• 编程入门
• 软件开发
• Visual Studio
• 算法

编程思想的深度探索与实践：面向现代软件开发的系统级指南 原书名（虚构）：《底层架构与高性能计算原理》 本书简介 在当今快速迭代的软件领域，仅仅掌握一门特定语言的语法已远不能满足构建稳定、高效、可维护系统的需求。本书《底层架构与高性能计算原理》旨在为有志于深入理解计算机科学核心，并致力于开发高性能、高可靠性软件的工程师和高级学习者提供一套系统的、富有洞察力的理论框架与实践指南。 本书不聚焦于某一特定的应用级编程框架或GUI设计，而是将视野投向软件系统的基石——计算机体系结构、内存管理、并发控制以及优化策略。我们相信，真正的编程能力来源于对“机器如何思考”的透彻理解。 第一部分：深度解析计算机体系结构 本部分将带读者深入现代处理器的核心。我们不会止步于冯·诺依依曼模型的基础介绍，而是深入探讨流水线技术、分支预测、超标量架构的工作机制。理解这些机制是编写出真正“CPU友好”代码的前提。 缓存层次结构与局部性原理的量化分析： 详细剖析L1、L2、L3缓存的延迟、容量和组织方式。我们将通过实际的性能计数器分析，展示如何通过代码重构（如数据结构对齐和访问模式优化）来最大化缓存命中率，并将性能提升量化为百分比。 内存一致性模型与内存屏障： 深入探讨x86/ARM架构下的内存模型差异。这部分是理解多线程编程复杂性的关键。我们不仅介绍`volatile`和原子操作，更详细阐述了`std::atomic`在不同编译目标下的汇编实现及内存屏障的底层语义，教授读者如何精确控制指令重排，避免难以追踪的竞态条件。 向量化指令集与SIMD编程： 探讨如何利用现代CPU的单指令多数据（SIMD）能力。本书将提供关于SSE、AVX指令集的深入讲解，并展示如何使用内联汇编或特定编译器的扩展指令，实现图像处理、信号分析或大规模矩阵运算的显著加速。我们将重点分析编译器自动向量化失败的常见原因及手动干预的艺术。 第二部分：高效的内存与数据结构管理 内存是现代系统中最昂贵且最容易出错的资源。本书将提供超越标准库范畴的内存管理哲学。 动态内存分配器的内部工作： 我们将拆解主流的内存分配器（如`jemalloc`或`tcmalloc`的简化模型），分析其碎片整理、空闲链表管理和线程局部缓存（Thread-Local Caching）的策略。读者将学会如何根据应用负载特性选择或定制分配器，以应对高频小块分配或大块内存的特定需求。 智能指针的性能开销与所有权模型： 对`unique_ptr`, `shared_ptr`, `weak_ptr`的性能成本进行细致的基准测试与分析。讨论在性能敏感场景下，何时应回归到裸指针管理，以及如何安全地管理资源生命周期，避免循环引用和虚假共享（False Sharing）问题。 面向数据的设计（Data-Oriented Design, DOD）： 本部分是本书的亮点之一。我们将对比面向对象（OOP）和面向数据的设计在性能上的差异。通过一个实际的物理模拟案例，展示如何将逻辑实体转化为紧凑的、缓存友好的数据布局，从而实现数量级的性能提升。 第三部分：并发、并行与分布式计算的艺术 并发是现代多核时代的核心挑战。本书关注的重点是如何在保证正确性的前提下，实现最大化的并行度。 无锁（Lock-Free）和等待无关（Wait-Free）算法： 摒弃传统的互斥锁（Mutex），转向基于CAS（Compare-and-Swap）操作的并发数据结构设计。我们将详细推导并实现一个可靠的无锁队列和栈，并深入分析ABA问题及其解决方案。 并行化策略与任务调度： 不仅介绍OpenMP或TBB等库的使用，更侧重于如何识别代码中的并行化边界。我们将探讨工作窃取（Work Stealing）算法的实现原理，以及在异构计算环境（如CPU+GPU协作）中任务的有效划分与同步策略。 高性能I/O与异步编程模型： 深入探讨操作系统层面的I/O模型（如epoll, kqueue, IOCP）。我们将解析`async/await`机制的编译期实现，揭示其如何在不牺牲同步代码可读性的情况下，实现高效的事件驱动I/O复用。 面向读者 本书假定读者已经具备扎实的编程基础（不限于某一特定语言，而是对抽象语法和控制流有深刻理解），并希望从“会写代码”迈向“写出高效能代码”的阶段。这本指南更适合系统级工程师、嵌入式开发者、游戏引擎开发者、金融高频交易系统构建者，以及任何对底层性能优化有极致追求的专业人士。它不是一本速查手册，而是一部需要动手实践、反复研读的深度技术著作。通过本书的学习，读者将能够诊断和解决那些源于架构而非算法的性能瓶颈，构建出能够充分利用现代硬件潜能的尖端软件系统。

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如果要用一个词来概括我对这本《Visual C++程序设计》的整体感受，那一定是“体系化”。很多C++书籍都是东一榔头西一棒子的，今天讲STL，明天讲网络套接字，缺乏一个贯穿始终的主线。然而，这本书从一开始就确立了一个明确的目标——构建高性能的Windows桌面应用程序，所有的技术点都是围绕这个核心目标展开和组织的。面向对象的设计原则在贯穿全书的代码结构中得到了完美体现，类的继承、多态的实际应用，都紧密结合于如何构建一个可扩展、易于维护的图形界面应用。我特别欣赏作者在处理异常安全（Exception Safety）问题时的态度。在介绍容器操作和资源获取时，书中反复强调了“强异常安全保证”的重要性，并给出了大量的RAII（Resource Acquisition Is Initialization）模式的应用实例，这使得我对如何编写健壮且容错的代码有了更深层次的理解。这本书的结构就像一棵精心修剪过的盆景，每一个分支、每一片叶子都有其存在的明确理由和相互支撑的关系，而不是杂乱无章的灌木丛。它教会了我如何搭建一个有灵魂的程序骨架，而不是仅仅堆砌功能模块。

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这本书在细节的处理上，体现出一种近乎偏执的严谨性。我最近刚好在做一个遗留系统的维护工作，其中涉及到了大量复杂的COM（Component Object Model）接口调用和IUnknown的生命周期管理，这部分内容常常是其他书籍的“禁区”。但翻到这部分时，我惊喜地发现，作者不仅详细解释了QueryInterface的正确用法，还用图表清晰地展示了对象引用计数的增减过程，避免了常见的悬空指针和内存泄漏风险。更令人称道的是，它对Visual Studio IDE环境的集成使用也做了详尽的说明，比如如何有效地利用调试器进行“即时窗口”表达式求值，如何设置复杂的断点条件，甚至还包括了预编译头文件的优化策略，这些都是纯理论书籍无法触及的“工业级”经验。这种对开发流程的全面覆盖，使得这本书的实用价值大大超越了单纯的语言参考手册。它仿佛是一位经验丰富的老项目经理，不仅教你写代码，更教你如何高效地在复杂的工程环境中交付可靠的产品。对于需要快速上手维护或开发大型桌面应用的工程师来说，这本书的实战指导价值是无可替代的。

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相较于那些侧重于炫酷新特性的现代编程教材，这本书显得更为沉稳和耐看，它仿佛是为那些真正想搞清楚“幕后原理”的读者量身定做的。最让我印象深刻的是关于性能调优的部分。作者没有停留在C++标准库提供的性能数据上，而是深入探讨了CPU缓存行（Cache Lines）的工作原理，以及如何通过数据结构的选择和布局优化来最大化缓存命中率，甚至涉及到了内联函数展开对指令流水线的影响。这些内容在很多主流的“快速开发”书籍中是完全被忽略的，因为它们需要读者具备扎实的计算机体系结构知识。这本书大胆地将这些底层优化策略融入到Visual C++的具体编程实践中，让读者明白了，在追求速度的极限时，每一行代码的背后都隐藏着硬件的逻辑。这种深度挖掘，极大地拓宽了我对“程序设计”这个概念的理解边界，它不再仅仅是逻辑的实现，更是对硬件特性的精妙利用。这本书就像是一本武功秘籍，它不仅教你招式，更教会你如何修炼内功，确保你的“内力”深厚，足以应对任何复杂的性能挑战。

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老实说，初翻这本厚重的《Visual C++程序设计》，我的内心是有些忐忑的，因为C++的学习曲线一向以陡峭著称，再加上微软庞大的API体系，很多人望而却步。然而，这本书的叙述风格出乎意料地保持了一种近乎苏格拉底式的提问和引导。它不直接给出标准答案，而是先描述一个常见的编程难题，然后层层剥开，引导读者思考不同的解决方案及其优劣。例如，在讲解多线程同步机制时，它没有直接跳到`std::mutex`，而是先用一个经典的生产者-消费者模型场景，展示了不用锁时可能出现的竞态条件，文字描述的画面感极强，让人瞬间理解了引入同步机制的必要性和紧迫性。这种叙述的节奏感非常棒，它懂得何时该放慢脚步，何时可以加速推进。我特别喜欢它在穿插讲解Windows消息循环的部分，作者没有将其视为一个黑盒子，而是细致地拆解了消息的产生、投递、处理、分派的全过程，甚至涉及到了底层窗口过程函数的调用栈变化，这对于那些想深入理解Win32 API编程的读者来说，无疑是极大的加分项。这本书的价值在于，它让你感觉自己不是在看一本教科书，而是在参与一场高水平的技术研讨会，所有的概念都被置于实际应用的环境中进行检验和打磨。

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这部书的封面设计简洁大方，带着一种沉稳的技术气息，拿到手上感觉分量十足，显然不是那种轻飘飘的入门读物。我期待它能在那些晦涩难懂的底层机制上，给予我清晰、深入的剖析。毕竟，Visual C++这个名字本身就承载了一代人对桌面应用开发的记忆与情怀，我希望这本书能帮助我重拾那份对C++的敬畏和驾驭感。书本的排版布局处理得相当不错，代码示例的缩进和高亮都非常清晰，即便是面对复杂的指针操作和内存管理，眼睛也不会感到疲劳。尤其欣赏的是，作者似乎没有满足于仅仅罗列语法，而是花了大量的篇幅去解释“为什么”要这么写，这种探究事物本质的叙述方式，对于一个渴望从“会用”跃升到“精通”的读者来说，简直是福音。我特别留意了其中关于MFC（Microsoft Foundation Classes）部分的论述，那块内容通常是其他教材的重灾区，往往一笔带过或者讲解得过于理论化，但这里的阐述，结合了大量的实际工程案例，仿佛一位经验老到的工程师在手把手地指导你如何搭建一个健壮的应用程序框架，而不是简单地教你拖拽控件。总的来说，这本书给我带来的第一印象是：这是一本面向严肃开发者的、注重实践和原理深度结合的工具书，它承诺的不是快速入门，而是长期、扎实的技能积累。

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