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页数:270

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出版时间:2009-6

价格:25.00元

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isbn号码:9787560622194

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图书简介：现代 C++ 并发编程实践与性能优化 书名：现代 C++ 并发编程实践与性能优化 (暂定) 内容梗概： 本书旨在为有志于深入理解和掌握现代 C++（C++11 及以上标准）并发编程的开发者提供一本全面、深入且极具实践指导意义的参考手册。在当今多核处理器已成主流的计算环境中，有效地利用并行性是编写高性能、高响应速度应用程序的关键。本书将彻底摆脱过时或效率低下的传统并发模型，专注于利用 C++ 标准库提供的强大工具，以及最新的语言特性来构建健壮、可维护且高效的并发系统。 第一部分：并发编程的基石与原理 本部分将为读者打下坚实的理论基础，确保读者不仅知其“然”，更知其“所以然”。 第一章：多核时代的软件架构 摩尔定律的终结与并行需求的崛起： 探讨硬件发展趋势如何迫使软件设计范式从串行优化转向并行扩展。 并行度的类型与应用场景： 区分数据并行、任务并行、流水线并行，并分析它们在不同应用（如图形渲染、大数据处理、实时系统）中的适用性。 并发、并行与并发的哲学差异： 清晰界定这些核心概念，避免混淆。 第二章：C++ 内存模型与数据竞争 C++ 内存模型的精确定义： 深入剖析 C++11 引入的原子性、顺序一致性、释放-获取等关键概念，这是理解正确并发操作的基石。 数据竞争的本质与危害： 详细阐述未定义行为的来源，强调为什么仅仅依靠互斥锁并不能完全消除所有并发问题。 volatile 关键字的再审视： 在现代 C++ 中，`volatile` 不再用于控制多线程同步，本书将解释其在特定场景（如内存映射寄存器）的残留作用，并强调其在并发控制中的局限性。 第二部分：标准库中的核心同步原语 本部分将聚焦于 C++ 标准库 `` 和 `` 提供的核心工具，并教授如何以现代、安全的方式使用它们。 第三章：线程管理与生命周期 `std::thread` 的创建、管理与Join/Detach： 详细讨论线程的正确创建方式，以及何时应该使用 `join()` 来等待完成，何时应该使用 `detach()` 来使其独立运行。 传递参数与返回值的安全机制： 使用 `std::ref` 和 `std::promise/std::future` 结构安全地在线程间传递参数和获取结果。 线程局部存储 (`thread_local`)： 探讨如何使用此特性来避免共享状态带来的锁竞争。 第四章：互斥与锁的艺术 `std::mutex` 的基本使用与性能考量： 介绍基础的排他锁，并分析其在不同粒度下的开销。 RAII 与锁的自动化管理： 深度解析 `std::lock_guard` 和 `std::unique_lock` 的设计哲学，强调其在异常安全和代码简洁性上的优势。 死锁的预防与检测： 学习使用 `std::scoped_lock`（C++17）或 `std::lock` 来处理多个互斥量的锁定，确保加锁顺序的统一性，从而避免死锁。 第五章：条件变量与事件通知 `std::condition_variable` 的精确使用： 讲解如何使用条件变量实现线程间的等待和通知机制，尤其关注虚假唤醒（Spurious Wakeup）的处理。 使用谓词（Predicate）的必要性： 强调在 `wait()` 函数中使用循环和谓词来确保线程在被唤醒时条件确实满足，这是编写健壮条件变量代码的关键。 广播（Notify_all）与单播（Notify_one）的选择与权衡。 第三部分：原子操作与无锁编程 无锁编程是实现极致性能的关键技术。本部分将深入探讨 C++ 标准库提供的原子操作，使读者能够编写出高性能且内存模型友好的代码。 第六章：`std::atomic` 详解 原子变量的类型与操作： 介绍 `std::atomic` 提供的所有基本操作（Load, Store, Exchange, Compare_and_Swap）。 内存顺序（Memory Orderings）： 这是本书的重中之重。详细解释 `memory_order_relaxed`, `memory_order_acquire`, `memory_order_release`, `memory_order_acq_rel`, 和 `memory_order_seq_cst` 的区别、性能影响以及适用场景。通过大量的代码示例，揭示在不牺牲正确性的前提下，如何利用更弱的顺序来提升性能。 原子结构体和自定义类型： 探讨如何使用户自定义的复杂数据结构也能在原子意义上进行操作。 第七章：高级无锁数据结构实现 基于 CAS (Compare-and-Swap) 的实现： 使用原子操作手写一个简单的无锁栈或队列。 ABA 问题的分析与解决方案： 深入探讨 CAS 机制中常见的 ABA 问题，并介绍使用带“标签”或“计数器”的技巧来解决它。 无锁实现的性能陷阱： 讨论过度依赖无锁可能带来的缓存一致性开销（Cache Line Ping-Pong）。 第四部分：高级并发工具与设计模式 本部分将介绍 C++17/20 引入的更高级抽象，以及成熟的并发设计模式。 第八章：未来：`std::future` 与异步任务 `std::async` 的简化模型： 学习如何用最少的代码启动异步任务并获取结果。 任务的链式组合： 使用 `std::shared_future` 实现任务依赖关系。 协程（Coroutines）简介与展望： 简要介绍 C++20 协程的原理，及其如何将异步代码写成同步代码的风格（作为对未来发展的展望，本书主要集中于当前稳定且成熟的并发机制）。 第九章：并发设计模式实战 生产者-消费者模式 (Producer-Consumer)： 使用条件变量和队列实现高效的生产者-消费者模型，并优化其负载均衡。 读写锁 (Reader-Writer Lock) 的模拟与应用： 由于 C++ 标准库中尚未直接提供 `std::shared_mutex`（C++17），本书将展示如何使用互斥量和条件变量高效地实现一个读写锁，并分析其适用性。 单例模式的线程安全实现： 探讨经典的懒汉式单例在多线程环境下的安全初始化方法，包括使用 `static` 局部变量的魔力（C++11 起保证线程安全）。 第十章：性能分析与调试 并发程序的性能瓶颈定位： 介绍使用火焰图、硬件性能计数器等工具来分析锁竞争和缓存未命中问题。 并发调试的挑战： 探讨传统调试器在处理多线程交错执行时的局限性，并推荐使用特定工具进行死锁和竞态条件的捕获。 本书特色： 本书所有示例代码均基于 Visual C++ 编译器环境（如 Visual Studio 2019/2022） 进行编译和验证，代码风格符合业界最佳实践。它专注于 C++ 标准库 提供的工具，避免了对任何特定操作系统 API（如 WinAPI 或 POSIX 线程）的依赖，确保了代码的最大可移植性，同时深入挖掘了标准库在性能优化方面的潜力。读者在学习完本书后，将能够自信地设计、实现和调试复杂的多线程应用程序，并能对不同同步机制的性能影响做出准确的判断。

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这本书的封面设计，说实话，有点过于朴实了，像那种九十年代末期标准的计算机技术书籍的调调，色彩搭配和字体选择，都透露着一股浓浓的“年代感”。我当初买它，主要是因为当时手头能找到的关于MFC和Win32 API编程的资料相对有限，而这本据说是学校教材，图个权威性。打开内页，首先映入眼帘的是大量的C++语法回顾和面向对象概念的阐述，这部分内容详实是毋庸置疑的，对于初学者来说，那些类、继承、多态的图示和代码示例，讲解得相当到位，尤其是在解释虚函数表和RTTI（运行时类型识别）那几章，作者似乎花了很大的力气去确保概念的清晰。但是，随着章节推进到ActiveX控件的集成和COM基础时，文字的密度开始急剧增加，很多时候，一行代码后面跟着一大段密集的解释，如果不是有扎实的底层理解，很容易看得云里雾里。我记得当时为了搞懂指针和内存管理的那几个例子，我不得不反复对照MSDN的文档才能勉强跟上作者的思路。可以说，这是一本“硬核”的入门书，它没有过多地去美化编程的过程，而是直接把最原始、最底层的开发环境和工具链摆在了你面前，要求你硬着头皮去啃。

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这本书的实战性，坦白讲，在当时是顶呱呱的，它几乎是把Visual C++ 6.0这个IDE的每一个角落都给你掰开了揉碎了讲。我印象最深的是关于资源编辑器和消息映射机制的那几章。作者对于如何手动创建对话框模板、如何拖拽控件、然后如何通过ClassWizard（当时的核心工具）来生成消息处理函数骨架的描述，简直是事无巨细，每一步操作都有对应的截图辅助说明，那感觉就像是有一个经验丰富的老工程师坐在你旁边手把手教你一样。尤其是在处理菜单、工具栏和状态栏的动态更新时，作者提供的那些宏和函数调用的顺序，非常贴合当时MFC框架的设计哲学。但是，这种细致也带来了副作用——内容更新的滞后性是不可避免的。当我们现在用更新的IDE环境来看待这些内容时，会发现很多便捷的向导和自动化工具已经被更智能的重构和设计模式所取代了。这本书的价值更多地体现在，它让你深刻理解了MFC消息驱动模型是如何在底层运作的，而不是停留在“点一下按钮就能实现功能”的表层认知上。

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如果从代码风格和最佳实践的角度来审视，这本书体现了那个时期C++编程的一些典型特征。代码中大量使用了指向成员函数的指针（Pointer-to-member functions）以及一些非常C风格的结构体初始化方式，这在用VC++进行大量Windows API调用的场景下是十分常见的。对于异常处理，书中的介绍主要还是围绕着C++的`try-catch`结构，但在与底层WinAPI的错误码（如GetLastError()）结合处理时，融合得并不算非常平滑，往往需要开发者自己编写额外的包装层来统一错误处理的逻辑。这种“面向C的C++”风格，对于习惯了现代C++ STL和RAII思想的开发者来说，可能会觉得有些冗余和不安全。我记得有一次尝试将书中的一个内存分配和释放的片段移植到一个更现代的项目中时，发现必须手动介入大量`delete`操作，完全没有了现代智能指针带来的自动管理便利。这本书更像是一本详尽的“工具手册”，而非一本关于“优雅编程艺术”的指南。

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总而言之，对于一个想要了解微软平台原生应用开发历史脉络的资深程序员来说，这本《Visual C++6.0程序设计》无疑是一部珍贵的“活化石”。它清晰地记录了微软桌面应用开发在千禧年前后的技术栈核心——MFC、COM、GDI的实现细节。当你阅读它时，你不是在学习如何快速做出一个现代App，而是在学习为什么早期的App是那样构建的，它们是如何被限制和驱动的。书中对编译链接过程的描述，对生成文件（.MAK, .DSP）的解析，都透露出一种对开发环境本身的高度关注。然而，如果你是一个想快速上手、开发跨平台或云原生应用的现代开发者，这本书提供的大部分直接知识可能已经失去了时效性，它更像是为你提供一个坚实的基础知识库，关于操作系统如何与应用程序进行低级别交互的原理知识，这些原理性的东西是跨越时代的，但这需要极大的耐心去消化那些与现代工具链不符的繁琐步骤。

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阅读这套教材的过程中，我最大的感受是其“时代烙印”的深刻。它几乎是围绕着Windows 98/2000时代的应用开发范式构建的。对于图形界面编程的讲解，重点放在了GDI（图形设备接口）上，如何使用`CreatePen`, `CreateBrush`, `SelectObject`这些Win32 API函数来控制像素级别的绘图，描述得非常详尽。书中关于多线程的讨论，也主要集中在Win32 API提供的CreateThread和同步对象（如Mutex、Semaphore）上，那时候ATL和.NET的概念还没普及到主流应用开发中。这种聚焦于原生API的做法，虽然在今天看来略显繁琐，但在当时，却是构建高性能本地应用的不二法门。我曾经尝试用书中的GDI例子来绘制一个自定义的复杂图形，发现即便是书中的代码示例，也需要对坐标系变换和设备上下文管理有极强的直觉才能顺利调试。可以说，这本书没有给我们提供任何“捷径”，它要求读者必须成为一个真正的“Windows底层构造者”。

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有一些错误～

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