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出版者:Course Technology

作者:D.S. Malik

出品人:

页数:1344

译者:

出版时间:2006-02-09

价格:USD 95.95

装帧:Paperback

isbn号码:9781418836399

丛书系列:

图书标签:

• C++
• C++
• 编程
• 程序设计
• 计算机科学
• 软件开发
• 算法
• 数据结构
• 面向对象
• 技术
• 教程
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《C++ 编程：概念与实践》 引言 在这本《C++ 编程：概念与实践》中，我们将踏上一段深入探索 C++ 语言核心机制的旅程。本书并非简单罗列语法规则，而是致力于构建读者对 C++ 强大功能和内在逻辑的深刻理解。我们相信，掌握一门编程语言的关键在于理解其设计哲学，以及如何运用这些理念解决实际问题。因此，本书的编写宗旨是：从最基础的概念出发，循序渐进地引导读者掌握 C++ 的精髓，并通过大量的实践案例，将理论知识转化为解决实际编程挑战的能力。 第一部分：C++ 的基石——理解核心概念 本部分将为读者打下坚实的基础，聚焦于 C++ 的核心构建块。我们将深入剖析这些基础概念，并解释它们为何在 C++ 编程中如此重要。 变量、数据类型与运算符： 每一个程序都离不开数据的处理。我们将详细介绍 C++ 提供的丰富数据类型，包括基本类型（如 `int`, `float`, `char`, `bool`）以及复合类型（如数组、字符串）。更重要的是，我们将解释不同数据类型在内存中的表示方式、取值范围以及它们之间的相互转换，从而帮助读者写出更安全、更高效的代码。同时，我们将系统地讲解 C++ 中的各种运算符，包括算术运算符、关系运算符、逻辑运算符、位运算符以及赋值运算符，并探讨运算符的优先级和结合性，确保读者能够准确地控制程序的计算流程。 控制流语句： 程序之所以能够执行复杂的逻辑，离不开强大的控制流语句。我们将详细讲解条件语句（`if`, `else if`, `else`, `switch`），帮助读者根据不同的条件做出决策。循环语句（`for`, `while`, `do-while`）将是我们实现重复性任务的关键工具。我们将深入探讨各种循环的适用场景，以及如何使用 `break` 和 `continue` 来精细地控制循环的执行。 函数：模块化编程的基石： 函数是 C++ 程序中实现模块化和代码重用的核心。我们将从函数的定义、调用、参数传递（传值与传引用）开始，详细阐述函数的生命周期和作用域。递归函数作为一种特殊的函数调用方式，也将得到深入的讲解，并分析其在解决某些问题时的优势与劣势。我们还会探讨函数重载和默认参数，这些特性极大地增强了函数的灵活性和可读性。 指针与内存管理： 指针是 C++ 最强大也最具挑战性的特性之一。本书将系统地讲解指针的概念，包括指针的声明、解引用、指针运算以及指针与数组的关系。我们将深入探讨动态内存分配（`new` 和 `delete`）以及与之相关的内存泄漏问题，并介绍智能指针（`std::unique_ptr`, `std::shared_ptr`, `std::weak_ptr`）如何帮助我们实现更安全、更自动化的内存管理。理解指针是掌握 C++ 高级特性的关键。 引用： 引用是 C++ 中一种别名机制，它为变量提供了另一个访问方式。我们将详细讲解引用的声明、初始化以及它与指针的区别，并重点阐述引用在函数参数传递和返回值中的应用，以及其在提高代码效率和可读性方面的优势。 第二部分：面向对象——C++ 的核心范式 C++ 作为一门面向对象的语言，其强大之处很大程度上体现在对面向对象编程（OOP）的支持上。本部分将带领读者深入理解 OOP 的核心概念，并学习如何在 C++ 中有效地运用它们。 类与对象： 我们将从类（class）的定义开始，详细讲解类成员（数据成员和成员函数）的访问控制（`public`, `private`, `protected`）。然后，我们将解释对象（object）是如何通过类实例化的，并深入探讨对象的生命周期，包括构造函数（constructor）和析构函数（destructor）的作用。我们将通过丰富的示例，展示如何设计和使用类来封装数据和行为，从而实现代码的模块化和复用。 继承：代码复用的强大机制： 继承是 OOP 的重要支柱，它允许我们创建新的类，并从中继承现有类的属性和行为。我们将详细讲解单继承、多重继承以及多层继承的机制，并深入分析不同继承方式（`public`, `private`, `protected`）对基类成员访问权限的影响。我们将重点探讨虚基类（virtual base class）在解决多重继承中菱形问题时的作用。 多态性：灵活的程序设计： 多态性是 OOP 的另一核心概念，它允许我们通过一个共同的接口来操作不同类型的对象。我们将详细讲解编译时多态（函数重载、模板）和运行时多态（虚函数）。我们将深入分析虚函数的工作原理，包括虚函数表（vtable）以及动态绑定（dynamic binding），并解释纯虚函数（pure virtual function）和抽象类（abstract class）在定义接口方面的作用。掌握多态性是编写灵活、可扩展 C++ 代码的关键。 运算符重载：赋予自定义行为： 运算符重载允许我们为自定义类型赋予标准运算符的含义，从而使代码更加直观和易读。我们将讲解如何重载各种运算符，包括算术运算符、关系运算符、逻辑运算符、输入/输出运算符以及成员访问运算符。我们将重点讨论重载运算符的规则和最佳实践，以避免代码的混淆。 模板：泛型编程的利器： 模板是 C++ 实现泛型编程的核心。我们将详细讲解函数模板和类模板的定义和使用。通过模板，我们可以编写通用的函数和类，它们能够处理多种数据类型，而无需重复编写相似的代码。我们将深入探讨模板的实例化过程、模板特化（template specialization）以及模板元编程（template metaprogramming）的一些基本概念。 第三部分：C++ 的高级特性与实践 本部分将进一步拓展读者的 C++ 知识体系，介绍一些更高级的特性，并结合实际应用场景，展示 C++ 的强大能力。 异常处理：健壮程序的保障： 异常处理机制是 C++ 中处理运行时错误的重要手段。我们将讲解 `try`, `catch`, `throw` 关键字的使用，以及如何捕获和处理不同类型的异常。我们将探讨异常类的设计，并强调如何在程序中实现健壮的错误处理策略，以确保程序的稳定运行。 输入/输出流（I/O Streams）： C++ 标准库提供了强大的输入/输出流（`iostream`）来处理数据的输入和输出。我们将详细讲解 `cin`, `cout`, `cerr`, `clog` 等标准流对象，以及如何使用文件流（`fstream`）进行文件读写。我们将重点介绍流操纵符（manipulators）以及如何自定义流的格式化输出。 STL 容器与算法：高效开发的关键： C++ 标准模板库（STL）是 C++ 编程中不可或缺的一部分。我们将深入介绍 STL 中常用的容器，如 `vector`, `list`, `deque`, `set`, `map`, `unordered_set`, `unordered_map` 等，并分析它们的性能特点和适用场景。同时，我们将学习 STL 中的各种算法，如排序、搜索、查找、遍历等，并结合容器，展示如何利用 STL 高效地解决复杂的编程问题。 现代 C++ 特性（C++11/14/17/20 及以后）： C++ 标准的不断发展带来了许多强大的新特性。我们将介绍一些现代 C++ 中重要的特性，如 `auto` 类型推导，范围-based for 循环，lambda 表达式，智能指针（`std::unique_ptr`, `std::shared_ptr`），移动语义（move semantics），右值引用（rvalue references），以及 C++20 中的 Concepts, Modules 等。这些新特性极大地提升了 C++ 的表达能力、效率和安全性。 面向接口的编程与设计模式： 在实际的软件开发中，良好的设计至关重要。我们将探讨如何通过面向接口的编程来提高代码的可维护性和可扩展性。同时，我们将介绍一些常用的设计模式，如单例模式（Singleton），工厂模式（Factory），观察者模式（Observer）等，并展示如何在 C++ 中实现这些模式，以解决常见的软件设计问题。 总结 《C++ 编程：概念与实践》旨在为读者提供一个全面、深入且实用的 C++ 学习体验。本书不仅关注 C++ 的语法和特性，更侧重于培养读者独立思考、分析问题和解决问题的能力。通过理论与实践相结合的方式，我们希望读者能够真正掌握 C++ 的精髓，并能够将其应用于各种复杂的软件开发项目中。无论是初学者还是有一定经验的开发者，本书都将成为您 C++ 之旅的宝贵指南。

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我对技术书籍的评价标准一向很苛刻，尤其是涉及到泛型编程和模板元编程的部分，很多作者往往将这块写得晦涩难懂，仿佛是故意设置的阅读障碍。这本书在处理模板（Templates）时，采取了一种螺旋上升的策略。一开始只是简单的函数模板，然后逐渐引入特化、偏特化，最后才引出像SFINAE（Substitution Failure Is Not An Error）这样令人头痛的进阶技巧。最让我感到惊喜的是，作者引入了一个贯穿全书的、用于构建一个小型日志系统的实战案例，这个案例在不同的章节中被不断迭代和完善。比如，在学习了面向对象之后，日志系统被重构为多态结构；在学习了模板之后，日志的输出目标被设计成一个通用的模板类。这种“在实践中学习高级特性”的方法，极大地增强了知识点的粘合度。当你在实际代码中看到了某个复杂模板结构是如何解决特定问题的，那种豁然开朗的感觉，远胜于单纯阅读理论定义一整页的枯燥说明。它让模板不再是遥不可及的黑魔法，而是解决实际问题的强大武器。

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这本书的封面设计得相当扎实，那种略带磨砂质感的深色调，配上简洁有力的字体，立刻给人一种“硬核”学习资料的感觉。我原本以为会是一本枯燥的技术手册，但翻开第一页后，我的看法有了微妙的转变。作者在开篇并没有直接跳入复杂的语法和内存管理，而是花了大篇幅去构建C++这门语言的“哲学”——为什么需要面向对象？C++与C的血脉联系在哪里？这种宏观的叙事方式，就像一位经验丰富的老木匠，先让你了解木材的特性和结构美学，而不是急着教你如何打钉子。我尤其欣赏其中关于“抽象”和“封装”概念的阐述，它不是用教科书式的定义来搪塞，而是通过一系列贴近实际工业场景的类比，比如工厂流水线和建筑蓝图，将那些抽象的编程范式具象化了。读到这里，我感觉自己不再是面对一堆晦涩的代码符号，而是开始理解构建复杂系统的思维框架。对于那些想从脚本语言转过来的初学者来说，这种循序渐进，先立意再入术的引导，无疑是降低了心理门槛。整本书的排版也十分考究，代码块的缩进清晰明了，关键概念总会被特殊的标记框突出显示，让人在快速浏览时也不会错过重点，确实是为长时间的阅读做了细致的考虑。

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说实话，我是一个典型的“代码即正义”的信奉者，那些过多的理论铺垫往往让我心生倦怠，我更期待直接上手解决问题。然而，这本书在数据结构和算法的章节处理上，展现出了一种非常“务实”的工匠精神。它没有停留在C++标准库对常见容器的简单介绍，而是深入剖析了`std::vector`在底层是如何进行内存分配和动态扩容的，这部分内容读起来颇有些“拆解发动机”的快感。作者没有回避C++中那些让人头疼的“陷阱”，比如移动语义（Move Semantics）和右值引用，他直接把这些现代C++的关键特性放在一个非常关键的节点进行讲解，并且配上了大量的性能对比测试数据。我拿着自己的旧代码对照着书里的建议进行优化，光是理解了`std::move`的工作原理后，在处理大型对象拷贝时，程序的运行时间居然有了肉眼可见的下降。这种“知其所以然”的学习过程，让我对C++的“性能至上”理念有了更深刻的体会。这本书的伟大之处在于，它不只是教你如何使用工具，而是让你学会如何**打磨**工具。

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阅读体验方面，这本书的语言风格非常具有个人色彩，它没有采用那种冰冷、去人化的技术叙述腔调，反而更像是一位经验丰富的导师在进行一对一的深度辅导。作者在讲解一些容易混淆的概念时，会使用一些略带幽默感但又非常精准的比喻。例如，他用“幽灵般的引用”（Dangling Reference）来形容那些已经失效但依然被访问的内存地址，一下子就让这个技术术语变得生动起来，并且让人过目不忘。此外，书中关于并发编程（Concurrency）的部分，虽然处理的是锁、原子操作这些极易出错的领域，但作者的叙述逻辑异常清晰，他会先展示一个有死锁风险的经典错误场景，然后再逐步引入互斥锁（Mutex）、条件变量（Condition Variable），最后过渡到C++11引入的更高级别的原子操作。这种“先展示问题，再提供优雅的解决方案”的结构，极大地提升了阅读的代入感和学习的积极性。对于需要长时间面对复杂技术文档的读者来说，这种富有人情味的写作风格，是保持专注力的重要保障。

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这本书的深度和广度是毋庸置疑的，但真正让我愿意向同行推荐的，是它在软件工程实践方面的指导。很多C++书籍要么过于偏向底层硬件，要么过于聚焦于语言特性，却忽略了“如何写出可维护、可协作的代码”。本书的后半部分，着墨于异常处理的最佳实践、RAII（Resource Acquisition Is Initialization）原则的彻底贯彻，以及如何设计清晰的API边界。作者明确指出了在大型项目中，资源泄露和未定义行为是多么致命的“定时炸弹”。他不是简单地说“要使用智能指针”，而是对比了原始指针、`std::unique_ptr`和`std::shared_ptr`在不同所有权模型下的优缺点及潜在的循环引用风险。这种对代码质量的极致追求，体现在每一个代码示例中。我感觉自己像是在跟随一位经验丰富的首席架构师进行代码审查，他总能在我写下看似合理实则充满隐患的代码时，及时指出其中的风险点，并给出更健壮的替代方案。这本书的价值，已经超越了“编程语言参考书”的范畴，更像是一本“现代C++软件工程指南”。

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