具体描述
《C++语言程序设计教程》依据ANSI C++标准，从面向过程的编程到面向对象的编程方法展开，形成一条自然流畅的主线，同时两个部分又自成体系，以满足不同基础与需求的学习者。内容包括：C++编程简介、数据类型与表达式、控制结构、函数、构造数据类型、C++程序的结构、类与对象、继承与派生、多态性、类模板、输入输出与文件系统、 string类字符串、异常处理。 C++语言是目前最为流行的程序设计语言，它既支持面向过程的结构化程序设计，也支持基于对象的面向对象程序设计。
图书简介：现代C++编程实践与性能优化 书名： 现代C++编程实践与性能优化 作者： 资深软件架构师 团队 字数： 约 1500 字 --- 丛书定位与读者对象 本书并非停留在语言基础语法的罗列，而是专注于指导读者如何利用C++11、C++14、C++17乃至C++20等现代标准中引入的强大特性，构建高性能、高可维护性、健壮的系统。 本书的目标读者群体是： 1. 有一定C/C++基础，希望全面转向现代C++开发实践的工程师。 2. 系统级、嵌入式、游戏开发、高性能计算（HPC）领域的开发者。 3. 希望深入理解C++底层机制，以便进行复杂性能调优和内存管理的资深程序员。 我们假定读者已经掌握了基本的变量、控制流、函数、类和指针的概念，本书将把重点放在如何优雅且高效地驾驭“新C++”的复杂性。 --- 第一部分：现代C++基础重塑——从旧范式到新思维 本部分旨在快速重塑读者对C++核心概念的认知，使其完全适应现代编译器的优化能力和语言的表达力。 章节 1：编译模型与标准演进的历史脉络 我们将首先审视C++标准的演进（从C++98到C++20的关键节点），重点剖析C++11/14对“零开销抽象”理念的强化。讨论编译时期的各种优化（如Link-Time Optimization, LTO）如何影响代码布局和最终性能。 章节 2：智能指针与资源管理（RAII的深化） 深入探讨`std::unique_ptr`、`std::shared_ptr`和`std::weak_ptr`在不同场景下的适用性。超越简单的内存管理，重点分析`make_unique`和`make_shared`在异常安全和性能上的优势。我们将通过实际案例，展示如何使用资源句柄（如文件描述符、网络Socket）实现健壮的RAII模式。 章节 3：值语义与移动语义的革命 移动语义（Move Semantics）是现代C++性能优化的基石。本章将详细解析右值引用（`&&`）、移动构造函数和移动赋值运算符的实现原理。通过对大型数据结构（如`std::vector`）的复制与移动操作的性能对比，量化移动语义带来的性能飞跃。同时，讲解如何正确实现自定义类型的移动操作，避免浅拷贝陷阱。 章节 4：Lambda表达式与泛型编程的新范式 Lambda不再仅仅是回调函数。本章探讨其作为闭包的内部实现机制，以及如何结合`auto`返回值推导（C++14）和通用捕获（C++14/17），编写高度内联化、简洁的算法。重点剖析Lambda在并发编程和函数式风格编程中的应用。 --- 第二部分：编译期元编程与类型系统的高级应用 本部分致力于挖掘C++作为“可编程的语言”的潜力，利用编译器完成更多的工作，从而减少运行时负担。 章节 5：模板元编程（TMP）的现代化路径 我们不再停留在复杂的递归模板技巧。本章聚焦于C++11/14引入的`constexpr`，展示如何使用`constexpr`函数和构造函数，将原本需要在运行时执行的计算（如查找表生成、常数校验）提前到编译期完成。讨论`constexpr if`（C++17）如何极大地简化模板特化和条件编译。 章节 6：类型特征（Type Traits）与SFINAE的实践 深入理解`std::is_same`、`std::enable_if`等标准库提供的类型特征工具。通过构建一个类型安全的多态工厂函数，展示如何利用SFINAE（Substitution Failure Is Not An Error）机制，实现基于模板参数的编译期函数重载选择。 章节 7：Concepts (C++20)——提升模板代码的可读性与可诊断性 C++20引入的Concepts是模板编程的巨大进步。本章详细介绍如何定义、组合和使用Concepts来约束模板参数，取代冗长且难以阅读的SFINAE表达式。我们将重构先前章节中的模板代码，展示Concepts如何使编译错误信息变得清晰易懂。 --- 第三部分：并发、并行与异步编程（Systems Programming Focus） 在多核处理器成为主流的今天，有效的并发编程是构建高性能应用的关键。 章节 8：标准并发模型与内存模型 系统性地介绍`std::thread`、互斥量（Mutexes）及其变体（如`std::recursive_timed_mutex`）。核心在于深入讲解C++内存模型（C++ Memory Model），特别是`std::atomic`及其顺序一致性（Sequentially Consistent）的含义。通过对“数据竞争”的精确定义和规避，确保代码在多线程环境下的行为确定性。 章节 9：Futures, Promises与异步任务管理 超越基础的锁机制，本章探讨C++如何处理非阻塞操作。详细剖析`std::future`、`std::async`以及`std::packaged_task`的使用场景。重点讲解如何利用这些工具构建高效的异步任务流水线，避免线程阻塞。 章节 10：协程（Coroutines）——C++20的控制流革命 协程是现代系统编程中最具颠覆性的特性之一。本章将深入解析协程的挂起（Suspend）与恢复（Resume）机制，介绍`co_await`、`co_yield`和`co_return`。我们将使用协程重写一个复杂的I/O调度器或网络请求处理流程，展示如何用同步代码的逻辑编写出非阻塞的高性能异步逻辑。 --- 第四部分：性能调优与内存布局的掌控 本书的终极目标是教会读者如何写出“快”的代码。 章节 11：内联、纯函数与函数式编程的性能考量 重新审视`inline`关键字的现代意义，区分编译器对`constexpr`、`noexcept`和`inline`的优化策略。探讨纯函数（Pure Functions）的概念，以及如何通过限制副作用来最大化编译器的优化空间。 章节 12：数据导向设计（Data-Oriented Design, DOD）与缓存友好性 理解CPU缓存层级（L1/L2/L3）的工作原理。本书将对比面向对象（OOP）与数据导向设计（DOD）在内存布局上的差异。通过实例演示，如何通过数组的数组（AoS）到数组的结构（SoA）的转换，最大化数据局部性，显著提升循环性能。 章节 13：Profiling工具链与汇编级调试 介绍现代性能分析工具（如Linux上的perf、Valgrind的Cachegrind）的使用方法，指导读者如何将性能瓶颈定位到具体的代码行。最后，辅以少量汇编语言的知识，展示编译器如何将C++代码转化为机器指令，帮助读者理解为什么某些代码更快。 --- 附录 附录A：C++标准库容器的内部结构与性能对比（`std::map` vs `std::unordered_map`的哈希冲突处理） 附录B：编译选项速查表（针对GCC/Clang的高级优化标志）
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