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出版者:旗標

作者:施威銘研究

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2004年05月21日

价格:NT$ 520

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isbn号码:9789577179647

丛书系列:

图书标签:

• C语言
• 编程
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• 技术

深入探究现代编程范式：面向对象与函数式编程的融合实践 本书并非介绍C语言的任何版本，无论是经典ANSI C、C99、C11还是最新的C23标准。 本书聚焦于当前软件工程领域最前沿的两大主流编程范式——面向对象编程（OOP）和函数式编程（FP）——如何在现代软件架构中实现深度融合与高效实践。本书旨在为有志于构建高可靠性、可维护性、高性能软件的开发者提供一套系统化的思维框架和实用的工程指南。 第一部分：现代软件设计的基石与挑战 第一章：超越过程化的藩篱——理解复杂系统的演进 软件系统复杂度呈指数级增长，传统的过程式编程范式在管理大型代码库、处理并发状态和确保跨团队协作方面日益显得力不从心。本章将首先回顾软件工程历史上的关键转折点，分析从过程化到模块化，再到面向对象范式的必然性。我们将探讨模块化设计的核心原则，如高内聚、低耦合，并引入抽象这一最强大的工具。然而，面向对象在封装状态和处理副作用方面的局限性，为下一代范式——函数式编程——的兴起埋下了伏笔。 第二章：面向对象编程（OOP）的深度剖析与误区澄清 本书将对OOP的三大支柱——封装、继承和多态——进行细致的剖析，重点关注它们在实际项目中的应用效果和潜在陷阱。 封装的哲学与实践： 如何设计清晰的接口，隐藏内部实现细节，以及在“过度设计”与“过度暴露”之间找到平衡点。我们将深入探讨依赖注入（DI）和控制反转（IoC）模式，它们如何优化OOP的耦合结构。 继承的局限性与组合的胜利： 经典的“Liskov替换原则”（LSP）测试，以及为什么“优先使用组合而非继承”已成为现代设计的主流共识。我们将通过实际代码示例展示如何用接口和抽象类构建灵活的框架，而非僵硬的继承树。 多态的威力与代价： 运行时多态（虚函数）和编译期多态（模板/泛型）的比较。探讨虚拟函数表（vtable）的性能开销和缓存友好性问题，为后续的性能优化打下基础。 第三章：函数式编程（FP）的回归——不可变性与纯粹的力量 函数式编程并非新概念，但随着多核处理器的普及，其对并发和状态管理的优势愈发凸显。本章将系统介绍FP的核心概念。 纯函数（Pure Functions）： 什么是纯函数？如何识别和构造纯函数？纯函数的优点（可测试性、可缓存性、无副作用）如何从根本上简化推理过程。 不可变性（Immutability）： 为什么数据一旦创建就不可更改是并发编程的“银弹”？我们将探讨结构共享（Structural Sharing）在实现高效不可变数据结构中的关键作用，及其在内存管理上的取舍。 高阶函数（Higher-Order Functions）： 函数作为一等公民，如何通过`map`、`filter`、`reduce`等操作构建简洁、声明式的流程，取代传统的循环结构。 第二部分：融合之道——OOP与FP的协同架构 第四章：函数式核心，命令式外壳（Functional Core, Imperative Shell） 软件的核心业务逻辑应尽可能地保持纯净和可预测（函数式核心），而与外部世界交互的部分（如I/O、网络通信、数据库访问）则需要命令式/面向对象的接口（命令式外壳）。 副作用的隔离与管理： 明确区分“纯粹的计算”与“有副作用的操作”。介绍Monad（作为一种设计模式而非纯粹的数学概念）在封装和顺序执行副作用方面的应用思路，即使在非纯函数式语言环境中，也能借鉴其思想进行结构化处理。 数据流驱动的设计： 采用数据流而非控制流作为主要驱动力。如何将复杂的状态转换模型转化为一系列纯函数的流水线。 第五章：类型系统的强化——泛型编程与代数数据类型（ADT） 强大的类型系统是保证软件质量的另一道防线。本章深入探讨类型系统在连接OOP和FP中的桥梁作用。 泛型设计： 学习如何设计灵活的通用组件，最大化代码复用，同时避免继承带来的僵硬结构。 代数数据类型（ADT）的实践意义： 介绍`Sum Types`（如C++的`std::variant`或Rust的`enum`）如何取代传统的布尔标志或错误码，用类型系统强制处理所有可能的状态分支，实现“没有遗漏的穷举检查”。 模式匹配的威力： 探讨如何使用模式匹配（Pattern Matching）清晰地解构复杂数据结构，并自动确保对所有情况的处理，极大地增强了代码的可读性和健壮性。 第三部分：性能、并发与工程实践 第六章：并发模型的演进——从锁到Actor与消息传递 在多核时代，同步原语（如互斥锁、信号量）在OOP中常常成为性能瓶颈和死锁的温床。本章将转向更安全的并发模型。 Actor模型的概念： 探讨Actor作为独立、隔离的并发单元如何通过异步消息传递进行通信，从而自然地避免共享可变状态的问题。 CSP（Communicating Sequential Processes）思想的应用： 借鉴CSP中的“通过通信共享内存，而不是通过共享内存通信”的理念，如何在面向对象的框架中设计非阻塞的、事件驱动的交互系统。 第七章：面向高性能的内存管理与数据布局 虽然本书不涉及C语言的内存操作，但理解数据在内存中的布局对于任何追求极致性能的开发者都是至关重要的。 缓存友好性（Cache Friendliness）： 阐述面向对象中的对象（通常是分散在内存中的指针引用）与函数式中连续的、结构化的数据集合（如Array-of-Structs vs Struct-of-Arrays）在CPU缓存行为上的巨大差异。 数据导向设计（Data-Oriented Design, DOD）的原则： 如何在设计类和数据结构时，优先考虑数据的布局和访问模式，以最大限度地发挥现代硬件的并行能力。 第八章：测试、调试与可维护性：融合范式的收益 纯函数和不可变数据结构极大地简化了测试。本章将重点展示如何利用这两种范式的优点来构建可验证的软件。 单元测试的简化： 纯函数的测试只需输入和验证输出，无需复杂的设置/拆卸（Setup/Teardown）环境。如何使用模拟（Mocking）技术最小化对外部依赖的模拟需求。 调试策略： 状态不随时间变化意味着调试时可以更容易地重现和隔离错误。探讨时间旅行调试（Time Travel Debugging）在不可变状态系统中的应用潜力。 结语：持续的演进 现代软件开发是一场永无止境的演进。本书提供的融合视角，并非要开发者彻底抛弃任何一种范式，而是教会读者在面对特定问题时，能够智慧地选择最合适的工具和思维模式。真正的软件大师是那些能够清晰地划分代码的“纯净区”和“脏污区”的架构师。 本书适合人群： 有多年面向对象经验，希望提升代码质量和并发处理能力的资深工程师。 希望系统学习现代编程范式融合思想的架构师和技术主管。 对函数式编程概念感兴趣，但需要在主流工程环境（如Java, C++, C, 或基于OO/FP混合模型的语言如Scala, Kotlin, Swift）中实践的开发者。 本书不包含以下内容： C语言的语法、内存分配（malloc/free）、指针操作、预处理器宏、C标准库函数详解、或任何与“最新C程式語言”直接相关的具体代码示例或技术细节。

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这本关于C语言的书籍，从内容深度和覆盖广度来看，确实是市面上少有的力作。我花了相当长的时间来研读它，尤其是在那些关于内存管理和指针操作的章节，作者的讲解方式简直是化繁为简。他没有停留在基础的语法层面，而是深入剖析了C语言作为“系统级编程语言”的精髓所在。例如，在讨论到`volatile`关键字的实际应用场景时，作者结合了嵌入式系统和多线程环境下的竞态条件（Race Condition）问题，给出了非常贴合实际的示例代码。阅读这些案例，我感觉自己不仅仅是在学习一门语言，更是在学习一种严谨的、面向底层的编程思维。书中对标准库函数的实现细节也进行了深入的探讨，这对于希望写出高效、健壮代码的开发者来说，是无价之宝。特别是对于那些想从高级语言转向C语言，或者想在已有C语言基础上实现性能优化的资深程序员，这本书提供了非常坚实的理论支撑和实践指导。总体来说，它的价值远超其定价，是一本值得反复翻阅的工具书和思想启迪之作。

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作为一名从事了十多年软件开发的老兵，我发现自己对那些停留在C99语法的教程已经提不起兴趣了。我更需要的是能够与现代硬件和编译器特性深度结合的前沿知识。这本书在这方面的表现绝对是超预期的。它花了大篇幅来讲解现代C语言如何更好地与SIMD指令集（如SSE/AVX）配合，以及如何利用最新的编译器优化特性来榨取循环的极致性能。其中关于原子操作（Atomic Operations）在无锁数据结构设计中的应用分析，逻辑缜密，论证充分，让我对并发编程的理解上了一个新的台阶。作者在处理这些尖端话题时，保持了一种令人信服的权威感和清晰的逻辑链条，避免了晦涩难懂的学术腔调，而是直接指向工程实践中的痛点和解决方案。我敢说，这本书里的某些章节，即便是阅读一些专业的内核开发手册，也未必能找到如此集中的深度剖析。

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这本书的排版和资料组织方式，也体现出作者极高的专业素养。它不是那种把所有东西一股脑塞给读者的教材，而是精心设计了不同的学习路径。对于初学者，有清晰的入门章节作为导航；而对于我这样的进阶用户，可以直接跳跃到关于类型泛型编程（Type-Generic Programming）或者可变参数宏的高级技巧部分。纸张质量和图表绘制的精美程度也值得称赞，那些复杂的内存模型图和流程控制图，清晰到几乎不需要额外的文字解释就能理解其核心思想。阅读体验极佳，长时间阅读也不会感到视觉疲劳。我甚至发现了一些小细节，比如书末的术语对照表非常详尽，这在查阅国外技术文档时显得尤为方便。总而言之，这本书成功地在“深度”和“易读性”之间找到了一个绝佳的平衡点。

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说实话，我最初对这本书抱有一丝疑虑，毕竟市面上“最新”的口号喊得太多了，内容往往更新不及时。然而，深入阅读后，我发现作者对C语言生态系统的演变有着非常敏锐的洞察力。书中不仅仅关注了语言本身，还花了相当的篇幅去讨论构建系统（如CMake）的最佳实践，以及如何利用静态分析工具（如Clang Static Analyzer）来捕获潜在的未定义行为（Undefined Behavior）。这种对整个开发流程的宏观把控，使得这本书不仅仅是一本语言参考手册，更像是一本现代C项目开发的“操作指南”。我特别喜欢它在错误处理策略上的探讨，对比了传统错误码、`errno`以及现代C++风格的异常处理（在C语言语境下的模拟），为我未来在不同约束条件下选择最合适的错误报告机制提供了全新的思路。

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我一直觉得，很多编程教材在“实战演练”这块做得非常敷衍，要么例子过于简单缺乏挑战性，要么就是堆砌一堆代码让读者自己去琢磨。然而，这本《最新C程式語言》完全打破了我的固有印象。它提供的项目驱动式学习路径，简直是为那些渴望快速成长的自学者量身定做的。我尝试着去跟着书中的一个小型操作系统内核模拟项目走了一遍，光是理解和调试其中的I/O重定向部分，我就学到了很多书本上从没提及的系统调用细节。作者的叙事风格非常注重“为什么”和“如何优化”，而不是简单的“是什么”。这种由浅入深，层层递进的讲解方式，使得复杂的概念（比如联合体（Union）的内存布局优化）也变得清晰易懂。更让我欣赏的是，书中对新标准（如C11、C18）特性的介绍并非生硬地罗列，而是将其融入到实际的性能提升方案中，这极大地提升了我的学习兴趣和动力。

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