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出版者:电子工业出版社

作者:马树奇

出品人:

页数:259

译者:马树奇

出版时间:2003-2

价格:25.0

装帧:平装

isbn号码:9787505383609

丛书系列:

图书标签:

• 程序设计
• C++
• 编程
• 上机实践
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• 学习

C++面向对象设计与算法实现精要 一本深入探索现代C++编程范式与高效算法构建的实践指南 --- 导论：驾驭现代C++的基石与未来 在软件工程飞速发展的今天，C++以其无与伦比的性能、对底层硬件的精细控制能力，以及在系统编程、高性能计算和游戏开发等领域的统治地位，仍然是构建复杂、高效率应用程序的核心语言。然而，现代C++（C++11/14/17/20）的特性远超早期版本的范畴，掌握其精髓是成为一名专业软件工程师的必经之路。 本书并非传统意义上零散的语法手册，而是致力于构建一套完整的现代C++思维模型，重点关注如何利用语言提供的强大工具集，实现健壮、可维护且性能卓越的软件架构。我们将聚焦于面向对象设计（OOD）的深入应用，结合核心算法与数据结构的优化实现，为读者提供一条从基础语法迈向工业级软件开发的实践路径。 全书结构严谨，内容环环相扣，旨在帮助读者建立起对C++复杂特性的深刻理解，并能自信地将其应用于实际项目中。 --- 第一部分：面向对象设计的深度重构与实践 本部分将彻底革新读者对C++面向对象编程的理解，从基础的封装、继承、多态，提升至现代设计模式和模板元编程的交叉应用。 第一章：C++对象模型与内存布局的透视 理解C++的性能，首先要理解其内存模型。本章将深入剖析对象在内存中的实际布局、虚函数表（vtable）的工作机制、虚继承带来的额外开销，以及对齐与填充如何影响对象大小和访问速度。我们将探讨对象生命周期管理，特别是局部对象、全局对象和静态成员的构造与析构顺序，以及隐式成员函数的生成规则。 第二章：现代封装与“值语义”的回归 封装不再仅仅是`private`和`public`的划分。本章重点讨论值语义（Value Semantics）与引用语义（Reference Semantics）的权衡。我们将详细讲解Rule of Zero/Three/Five/Six，并引入智能指针（`std::unique_ptr`, `std::shared_ptr`, `std::weak_ptr`）在现代资源管理中的核心作用，确保资源获取即初始化（RAII）原则的彻底贯彻。我们将对比传统拷贝构造函数与移动语义（Move Semantics），阐释`std::move`和`std::forward`在优化大型数据结构传输中的关键作用。 第三章：多态的精妙控制与接口设计 多态是OOD的灵魂，但滥用虚函数会导致性能瓶颈。本章深入探讨纯虚函数、抽象基类的构建原则，以及静态多态（通过模板实现）与动态多态（通过虚函数实现）的选择准则。我们将演示如何使用CRTP（Curiously Recurring Template Pattern）在编译期实现类型安全的多态，避免运行时虚函数调用的开销。此外，我们将分析Liskov替换原则（LSP）在实际类层次结构设计中的应用与陷阱。 第四章：设计模式的C++实现范式 本书选取了最常用于构建大型系统且对C++特性依赖性最高的几组设计模式进行深入剖析和手写实现： 1. 创建型模式：深入探究工厂方法、抽象工厂在处理复杂产品族时的优势，以及单例模式在现代并发环境下的安全实现（Meyers Singleton）。 2. 结构型模式：重点分析适配器（Adapter）和桥接（Bridge）如何解耦接口与实现，尤其是在C++动态链接库（DLL/SO）接口设计中的应用。 3. 行为型模式：详述观察者（Observer）模式如何与C++11的`std::function`和`std::bind`结合，构建事件驱动系统。重点讲解命令（Command）模式如何用于实现撤销/重做功能，并利用模板参数化处理命令对象。 --- 第二部分：泛型编程、模板元编程与编译期计算 C++的真正威力体现在其强大的泛型编程能力上。本部分聚焦于如何超越传统的函数重载，利用模板系统实现编译期代码生成与类型检查。 第五章：模板的深度运用与SFINAE的艺术 模板不再仅仅是容器的容器。我们将系统性地介绍模板特化（Explicit Specialization）、变长参数模板（Variadic Templates），以及如何利用SFINAE（Substitution Failure Is Not An Error）机制进行精细的类型推导和约束。通过实际案例，展示如何编写只接受特定接口类型的模板函数，增强代码的鲁棒性。 第六章：编译期计算与类型处理 本章是连接现代C++与高性能计算的关键。我们将使用`constexpr`函数和变量来执行复杂的计算，将运行时负载转移至编译期。深入讲解类型萃取（Type Traits）的使用，例如如何通过``库判断一个类型是否为POD、是否可拷贝，并利用这些信息动态调整算法的行为。我们将构建一个简单的类型列表（Typelist），并演示如何在编译期对其进行操作，例如提取特定类型的属性。 第七章：现代STL容器与算法的性能考量 本书不会罗列STL的所有函数，而是着重于在特定场景下，选择哪种STL容器的性能最优，以及如何正确使用算法以避免隐藏的性能陷阱。讨论范围包括：`std::vector`与`std::deque`的内存局部性对比；`std::map`与`std::unordered_map`的哈希冲突处理及负载因子对性能的影响；以及如何使用`std::transform`, `std::accumulate`等算法，并结合执行器（Execution Policies，C++17起）实现并行化。 --- 第三部分：高效能系统构建与错误处理 本部分将视角从单一组件提升至整个系统的健壮性与效率，关注并发、错误恢复和跨模块交互。 第八章：并发编程模型与数据竞争的规避 在多核处理器时代，并发编程是必修课。本章聚焦于C++标准库提供的并发工具： 1. 线程管理：`std::thread`的创建、分离与同步。 2. 同步原语：深入解析互斥量（`std::mutex`）、递归锁、条件变量（`std::condition_variable`）在复杂协作任务中的应用。 3. 原子操作：讲解`std::atomic`如何用于实现无锁（Lock-Free）数据结构，以及何时选择原子操作而非重量级互斥量。 4. 异步任务：利用`std::future`和`std::promise`构建非阻塞的异步通信机制。 第九章：健壮的错误报告与异常安全保证 异常是C++中处理错误的核心机制，但必须确保异常安全。本章详细讲解强异常安全、弱异常安全和基本异常安全的概念。我们将通过RAII和复制/交换（Copy-and-Swap）技巧，确保即使在异常抛出时，系统状态也能保持一致。此外，我们将探讨如何设计清晰、可诊断的自定义异常类，并利用`noexcept`规范优化编译器决策。 第十章：构建模块化与可测试的代码库 现代大型项目要求高度的模块化。本章讨论如何利用命名空间组织代码，并深入探讨头文件依赖管理的最佳实践。重点在于如何设计最小化接口，将实现细节隐藏。同时，我们将介绍如何利用Mock对象和依赖注入的原则，结合C++的接口抽象，编写出易于单元测试的代码。 --- 结语：面向未来的持续精进 掌握本书内容，读者将不仅能熟练运用C++语法，更重要的是，将形成一套严谨的、面向性能和可维护性的软件设计哲学。编程之路永无止境，本书提供的正是助您在未来持续学习和应对复杂技术挑战的坚实基础。

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我发现这本书的价值在于其贯穿始终的“异常安全”和“资源管理”的理念强调。在传统的C/C++学习路径中，内存泄漏和资源未释放往往是后期才被重视的问题，常常导致项目在稳定运行一段时间后出现不可预测的崩溃。然而，这本书从一开始就将 `RAII` 原则作为核心思想贯穿于所有示例代码中。无论是使用智能指针管理动态内存，还是使用 `std::lock_guard` 来确保互斥锁的正确释放，这些最佳实践都被自然而然地融入到基础练习中。这使得读者在学习如何“做”某件事的同时，也学会了如何“安全地做”这件事。这种对健壮性和可靠性的早期培养，对于编写企业级、生产级别的C++代码是至关重要的。总而言之，这本书提供的不仅仅是一套技术栈，更是一种严谨的工程态度。

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坦白说，我一开始对“上机实践指导”这类书持保留态度，总担心内容会过于陈旧或者实践案例太简单。然而，这本书完全颠覆了我的看法。它不仅紧跟C++11/14/17等现代标准，更重要的是，它所选取的实践项目极具时代感。书中有一个关于利用C++实现一个小型命令行文件同步工具的章节，它涉及了文件I/O、多线程并发控制以及错误处理等多个高级主题。这个案例的难度设置得恰到好处，既不会让新手望而却步，又能让有一定基础的读者感到挑战。更值得称赞的是，作者在代码风格上推崇简洁、可读性强的现代编程范式，并通过大量的注释和建议，潜移默化地培养读者的良好编码习惯。很少有教材能做到在教授语法的同时，还能有效地塑造读者的工程思维。这本书在这方面做得非常出色，读完后感觉自己的代码“品味”都提升了一个档次。

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这本书的排版和易读性方面也做得相当不错，这一点对于长时间面对代码的读者来说非常重要。页边距的宽度适中，代码块的字体和行间距经过了精心调整，即便是长时间盯着屏幕阅读，眼睛也不容易疲劳。更让我感到贴心的是，每当引入一个全新的、复杂的概念时，作者都会用一个简洁的比喻或者类比来帮助理解，这极大地降低了C++这种语言的“劝退率”。例如，对于模板元编程的介绍，它没有直接抛出复杂的宏和递归，而是先从一个日常生活中“定制化”的例子入手，让读者建立起对“编译期计算”的直观认识，然后再逐步过渡到具体的语法实现。这种循序渐进、考虑读者心理感受的教学设计，充分体现了作者深厚的教学功底。它不像那些生硬的学术著作，更像一位耐心的导师在身边一步步引导。

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收到您的要求，我将以一位读者的身份，为您这部名为《C++上机实践指导教程》的书籍撰写五段风格迥异、内容详实的图书评价。 --- 这本教程的结构布局真是让人眼前一亮，它不像市面上那些堆砌概念的教科书，更像是一位经验老道的工程师手把手带着你入门。从最基础的变量声明到后面复杂的内存管理和面向对象设计，作者的讲解逻辑清晰得让人佩服。尤其是它在每一个章节末尾设置的“实践挑战”部分，设计得非常巧妙。这些挑战往往不是简单的代码搬运，而是需要你结合前文知识点进行综合运用，真正做到了学以致用。我记得在讲到STL容器适配器时，书里不仅讲解了 `stack` 和 `queue` 的原理，还紧接着给出了一个模拟银行排队取号系统的案例，让我立刻理解了抽象数据类型在实际场景中的作用。这种深度和广度兼备的教学方式，极大地缩短了从理论到实践的鸿沟。对于我这种动手能力稍弱，但又急于想在实际项目中应用C++的开发者来说，这本书简直就是及时雨。它让我不再惧怕那些晦涩难懂的底层细节，反而充满了探索的兴趣。

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翻阅这本书的过程中，我最大的感受是作者对C++标准库（STL）的讲解倾注了极大的热情和深度。许多教材在介绍完STL后就匆匆带过，但《C++上机实践指导教程》却花了相当大的篇幅，细致入微地剖析了各个算法和数据结构背后的复杂度分析和底层实现逻辑。例如，在讨论 `std::vector` 的动态扩容机制时，作者不仅给出了代码层面的解释，还通过图示对比了不同扩容策略的性能差异，这一点对于性能敏感的系统开发至关重要。我过去常常在面试中被问到这类底层问题却答不上来，读完这部分内容后，心里踏实多了。此外，书中对于现代C++特性，比如右值引用和移动语义的讲解，也处理得非常到位，没有止步于“是什么”，而是深入到了“为什么需要”以及“如何优化”。这种对细节的执着，使得这本书的价值远远超出了“入门指导”的范畴，更像是一本可以随时查阅的“实践优化手册”。

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