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页数:296

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出版时间:2009-6

价格:48.00元

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isbn号码:9787114079207

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图书标签:

• VC++
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• 程序设计
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图书简介：《现代C++并发编程实践》 本书聚焦于当前软件开发领域最核心、最具挑战性的技术方向之一：利用现代C++标准库特性及相关工具链，高效、安全地实现并发和并行程序设计。 在多核处理器成为主流的今天，如何充分释放硬件潜力，构建高性能、高响应速度的应用程序，是每一位资深开发者必须掌握的关键技能。《现代C++并发编程实践》并非传统意义上的语言基础教程，而是将读者直接带入复杂系统设计的深水区，提供一套系统化、可落地的并发编程解决方案。 本书内容围绕 C++11/14/17/20 标准引入的并发机制展开，深度剖析了底层原理与上层应用实践的结合。 --- 第一部分：并发基础与语言新特性解析 (The Foundations) 本部分首先为读者奠定坚实的理论基础，并迅速过渡到现代C++的最新标准特性。 1. 现代并发的理论基石： 我们将重新审视并行性、并发性、同步性、异步性的核心概念差异。深入探讨计算机体系结构中缓存一致性协议（如MESI协议）如何影响并发代码的性能和正确性，理解内存模型（Memory Model）的抽象与实际意义，这是编写无数据竞争代码的前提。 2. 线程的生命周期与管理： 详细讲解 `std::thread` 的创建、 join、detach 操作，及其在不同操作系统底层线程模型（如Pthreads, WinAPI Threads）上的映射。特别关注线程局部存储（TLS）在跨线程数据隔离中的应用。 3. 内存可见性与原子操作： 深入剖析 `std::atomic` 模板类，不仅仅是简单地展示如何使用原子变量。我们将探究不同内存顺序（Sequential Consistency, Acquire/Release, Relaxed）的选择对性能和正确性的影响，并对比使用原子操作与互斥锁在特定场景下的性能权衡。本书将提供大量使用原子操作实现无锁（Lock-Free）数据结构如原子计数器、原子栈的案例。 4. 同步原语的精细控制： 全面覆盖互斥量（Mutexes）家族，包括 `std::mutex`, `std::recursive_mutex` 的适用场景。重点讲解 RAII 机制在锁管理中的体现，如 `std::lock_guard`, `std::unique_lock`，并深入探讨 `std::timed_mutex` 和 `std::try_to_lock` 在死锁避免策略中的作用。 --- 第二部分：高效的协作机制与异步编程 (Coordination and Asynchronicity) 本部分着重于如何协调多个线程的执行流程，以及如何构建非阻塞的异步应用。 5. 条件变量与事件驱动： 详尽讲解 `std::condition_variable` 的工作原理，包括等待谓词的使用以防止虚假唤醒。我们将构建经典的生产者-消费者模型，并扩展到更复杂的屏障（Barrier）和信号灯（Semaphore）的自定义实现。 6. 任务范式与未来（Futures）： 本章是构建现代异步系统的核心。全面解析 `std::future`、`std::promise` 和 `std::packaged_task`。重点讲解 C++20 引入的 `std::jthread` 对异常处理和协作取消的改进。 7. 深入协程（Coroutines - C++20/23）： 协程是现代异步编程的未来。本书将从编译器如何处理协程（Promise Types, Coroutine Traits）的角度进行剖析，而不是仅仅停留在 `co_await`, `co_yield`, `co_return` 的语法层面。我们将通过实例展示如何编写高效的自定义Awaitable对象，并构建一个基于协程的轻量级网络I/O框架原型。 8. 并发数据结构的设计与陷阱： 探讨在并发环境下设计高性能数据结构所需的技巧。我们将分析常见的数据结构（如链表、哈希表）在并发访问时遇到的竞态条件，并展示如何应用读写锁（Shared Mutexes）或细粒度锁定策略来优化吞吐量。 --- 第三部分：并行算法与性能优化 (Parallelism and Optimization) 本部分将视角从线程和同步提升到更高层次的并行执行，并关注性能调优的实践。 9. C++ 标准并行算法（Execution Policies）： 详细介绍 C++17 引入的并行执行策略（`std::execution::par`, `std::execution::par_unseq`）如何应用于标准库算法（如 `std::sort`, `std::transform`）。分析何时使用这些策略是合理的，以及它们在底层如何与线程池进行交互。 10. 线程池的构建与管理： 线程池是管理资源和复用线程的关键。本书将提供一个健壮、可配置的线程池实现，涵盖任务分发、负载均衡的策略，并讨论如何安全地关闭和销毁线程池。 11. 调试与分析并发问题： 并发错误是出了名的难以重现和调试。我们将介绍使用专业工具（如Valgrind/Helgrind、Intel Inspector）定位数据竞争和死锁的技巧。同时，介绍如何利用性能分析器（如perf, VTune）来识别锁竞争热点和缓存未命中问题。 12. 向量化与SIMD的融合： 探讨如何通过代码结构（如使用 `std::transform` 与 `par_unseq` 策略）引导编译器生成SIMD指令，从而实现数据级并行，这是CPU密集型应用性能提升的另一个重要维度。 --- 适合读者： 本书面向已经掌握 C++ 基础语法和面向对象编程的开发者，尤其适合希望从单线程应用迈向高性能、大规模并发系统的工程师、系统程序员、游戏引擎开发者、金融量化开发人员以及希望深入理解现代C++底层机制的技术爱好者。阅读本书，你将获得构建健壮、可扩展、高性能并发系统的全面能力。 本书强调实践，所有章节均配有可编译运行的源代码示例，旨在将理论转化为可用于生产环境的工程能力。

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这本书的封面设计给我留下了深刻的第一印象，那种略带年代感的深蓝色调，配上简洁明了的白色字体，让人立刻联想到那些年我们埋头苦读的时光。我原本是抱着一种忐忑的心情翻开它的，毕竟市面上关于C++的书籍浩如烟海，如何才能从中找到一本既能打下坚实基础，又不至于枯燥乏味的“良师益友”？幸运的是，这本书在讲解面向对象编程的核心概念时，那种循序渐进的引导方式，简直是教科书级别的典范。它并没有急于抛出复杂的语法细节，而是先用一系列清晰的类比，比如“蓝图与建筑”、“模板与实例”，将封装、继承和多态这三大支柱的概念描绘得栩栩如生。我特别欣赏作者在引入指针和内存管理部分时的谨慎态度，他们似乎深知这是初学者的“拦路虎”，因此用了大量的图示和代码片段来佐证理论，确保读者在接触到那些容易引发内存泄漏和悬空指针的“危险地带”时，心里是有底的，而不是一头雾水地乱撞。这本书更像是一位经验丰富的老教授，他深知哪些知识点是必须啃硬骨头的，哪些地方可以先走捷径，但最终都会引导你回到正道上，确保你未来的编程之路走得稳健有力。

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我发现这本书在项目实践和理论结合的平衡点上拿捏得相当到位，它不是那种纯粹的理论堆砌，也不是那种只教你“写轮子”而不告诉你原理的速成手册。书中的例题设计巧妙，从最初的简单四则运算器，逐步过渡到包含类继承和虚函数的简单图形库模拟，再到最后涉及多线程同步概念的资源管理器雏形。这些实践案例的难度曲线设计得非常平滑，每完成一个阶段的学习，读者都能获得一种“我真的能用C++构建点什么”的成就感。特别是作者在设计那些小型的练习项目时，总是倾向于使用那些能够清晰展示当前章节核心概念的场景，避免了为了复杂而复杂。例如，在介绍构造函数和析构函数重定时，案例集中在一个“资源管理类”的设计上，强制读者去思考对象的生命周期和资源释放的关联性。这种注重“构建思维”的教学方式，远比单纯的知识点罗列要有效得多，它真正培养的是将理论转化为实际工程能力的方法论。

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拿到这本书后，我最想考察的就是它对于标准库（STL）的覆盖深度和实用性。很多初阶教材往往在讲完基本语法后就戛然而止，留下读者面对实际项目时，面对STL容器和算法时一片茫然。然而，这本书在这方面做得非常出色，它没有将STL视为一个孤立的、需要死记硬背的模块，而是将其融入到整个程序设计的语境中去讲解。例如，在讲解数据结构时，作者会自然而然地引出 `std::vector` 和 `std::list` 的性能权衡，而不是简单地罗列它们的成员函数。当我读到迭代器部分时，那种感觉就像是突然打通了任督二脉，明白了为什么我们需要迭代器而不是简单地用索引去访问所有容器。更让我惊喜的是，书中甚至穿插了一些关于泛型编程的早期思考，虽然没有深入到模板元编程的深水区，但足以让有心人看到未来C++发展的方向。这使得这本书的价值远超一本“入门指南”，更像是一块通往专业领域的垫脚石，让人对后续的深入学习充满了期待和方向感。

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我是一个对代码风格和编程规范有轻微洁癖的读者，所以一本好的技术书籍在排版和注释方面对我有着近乎苛刻的要求。这本书在这方面，可以说是做到了“润物细无声”的境界。代码块的排版非常清晰，缩进层次分明，即便是跨页的代码，也能通过合理的断行处理，让人一眼就能跟上逻辑流。更重要的是，作者在关键的算法实现或复杂逻辑的旁边，往往附带着简短但精辟的注释，这些注释不是简单地重复代码本身的功能，而是解释了“为什么”要这么做——这种思考过程的揭示，比单纯的代码本身更有价值。例如，在讲解文件I/O时，它不仅展示了如何打开和读写文件，还细致地分析了不同缓冲策略在处理大文件和小文件时的性能差异，并将这些分析直接嵌入到代码的注释说明中。这种对细节的关注，极大地提升了阅读体验，让我感觉不是在阅读一本冰冷的技术手册，而是在跟随一位一丝不苟的导师进行一对一的辅导。

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作为一名已经有其他语言基础的开发者，我购买这本书的目的是为了系统性地理解C++的“C”那一面，以及它如何在现代编程范式中保持其底层控制力的特性。许多现代教程热衷于只讲解C++11、14以后的新特性，导致读者对底层内存模型、预处理器宏的正确使用，以及C风格的数据结构的处理能力有所欠缺。这本书的优势在于，它勇敢地回溯到了语言的根基。在讲解结构体和联合体时，它没有回避内存对齐和字节序的问题，并且用非常直观的十六进制内存视图来辅助解释，这对于理解C++如何与操作系统底层交互至关重要。这种对历史和基础的尊重，让这本书显得非常厚重和可靠。它没有回避那些晦涩难懂但又至关重要的知识点，而是将其剖析得深入且务实，确保读者在未来需要进行性能优化或与底层API交互时，不会因为基础知识的薄弱而功亏一篑。

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