C++ Objects for Making UNIX and WinNT Talk pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:CMP

作者:Mark Nadelson

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2000-07

价格:USD 49.95

装帧:Paperback

isbn号码:9781929629077

丛书系列:

图书标签:

• C++
• UNIX
• WinNT
• Object-Oriented Programming
• Networking
• Inter-Process Communication
• System Programming
• Sockets
• API
• Windows
• UNIX

《C++ 对象在 Unix 和 WinNT 间的通信：跨平台系统编程实践》 引言：架起沟通的桥梁 在现代软件开发领域，应用程序需要跨越不同的操作系统环境进行部署和交互已是常态。从嵌入式系统到企业级服务器，Unix-like 系统（如 Linux、macOS）和 Windows NT 系列（包括 Windows Server 和 Windows 客户端）占据着举足轻重的地位。然而，这两个平台在底层设计、API 风格和进程通信机制上存在显著差异。这为开发者带来了严峻的挑战：如何编写出能够在两种平台上顺畅运行，并且能够高效、安全地进行数据交换的 C++ 程序？ 《C++ 对象在 Unix 和 WinNT 间的通信：跨平台系统编程实践》正是为了解决这一核心难题而诞生的。本书并非仅仅罗列两平台 API 的异同，而是深入探讨了如何利用 C++ 这门强大的面向对象语言的特性，抽象化底层差异，构建出既具有平台适应性又拥有高性能的跨平台通信解决方案。本书的核心在于，通过精心设计的 C++ 对象模型，将复杂的底层通信机制封装起来，使得开发者能够以一种统一、直观的方式来处理进程间通信（IPC），而无需深入了解每一个平台特有的细节。 核心内容聚焦：抽象、封装与跨平台设计 本书将 C++ 的面向对象范式视为构建跨平台通信系统的基石。它倡导一种“面向对象通信”的哲学，即把通信的双方、通信的数据结构、通信的协议等都抽象成 C++ 的类和对象。通过这种方式，我们可以在 C++ 的世界里定义通用的通信接口和数据模型，然后针对不同的平台，实现这些接口和模型的具体类。 第一部分：深入理解跨平台通信的挑战与机遇 在正式进入 C++ 实现之前，本书首先会为读者构建一个坚实的理论基础。我们将深入剖析 Unix-like 系统和 Windows NT 系列在进程管理、内存模型、文件系统以及最重要的进程间通信（IPC）机制上的核心差异。 Unix-like 系统的 IPC 机制： 详细介绍命名管道（Named Pipes/FIFOs）、System V IPC（消息队列、共享内存、信号量）以及 POSIX 消息队列、POSIX 共享内存、POSIX 信号量等。重点分析它们的设计理念、使用场景、性能特点以及潜在的局限性。 Windows NT 系统的 IPC 机制： 深入解析具名管道（Named Pipes）、内存映射文件（Memory-Mapped Files）、Mailslots、COM/DCOM、RPC（Remote Procedure Call）等。同样，分析它们的优势、劣势和适用范围。 跨平台挑战的本质： 总结两类系统在 IPC 方面的根本差异，例如： 命名约定： Unix 的路径名 vs. Windows 的对象名称。 句柄与文件描述符： 两种不同的资源管理方式。 同步与异步： 不同的线程模型和 I/O 模型。 数据序列化： 跨平台数据传输必须面对的挑战，例如字节序、数据对齐等问题。 在理解了这些差异之后，本书将引导读者思考如何利用 C++ 的抽象能力来弥合这些鸿沟。 第二部分：C++ 对象模型驱动的通信抽象 这一部分是本书的核心实践环节，我们将一步步地构建一套 C++ 对象模型，用以封装底层的 IPC 机制。 通信端点抽象： 定义一个通用的 `CommEndpoint` 基类，它将抽象出通信的连接、断开、发送、接收等基本操作。 针对 Unix，实现 `UnixEndpoint`，内部使用命名管道或套接字（Socket）来处理通信。 针对 Windows NT，实现 `Win32Endpoint`，内部使用具名管道或套接字来处理通信。 我们将重点关注如何使用 C++ 的虚函数和多态性，使得上层代码只需与 `CommEndpoint` 接口交互，而无需关心具体的实现细节。 数据传输对象（DTO）与序列化： 解决跨平台数据交换最棘手的问题之一：数据格式和字节序。 设计一套通用的 C++ 数据传输对象（DTO）模板，可以方便地定义需要在进程间传递的数据结构。 实现跨平台的序列化/反序列化机制。这可能包括： 二进制序列化： 考虑字节序（大端/小端）的处理，以及数据对齐问题。可以使用一些现有的跨平台序列化库（如 Protocol Buffers, Cap'n Proto，虽然本书会展示如何基于 C++ 标准库构建基础的解决方案，并强调其设计原理），或者自定义一个高效的序列化方案。 文本序列化： 例如 JSON 或 XML，虽然效率可能不如二进制，但可读性更好，调试更方便。 本书将提供 C++ 模板和元编程的技巧，用于自动生成序列化/反序列化代码，减少手动编写的错误。 通信协议设计： 除了原始的数据传输，定义一套通信协议至关重要，它规定了消息的格式、生命周期、错误处理等。 设计一个简单的、可扩展的请求/响应协议，或者消息队列式的发布/订阅模型。 在 C++ 对象模型中，将协议的状态机、消息解析、消息分发等封装到相应的类中。 线程与并发控制： 跨平台通信通常伴随着多线程操作，需要处理线程同步、数据竞争等问题。 本书将介绍 C++11 及以上版本提供的标准线程库（`std::thread`, `std::mutex`, `std::condition_variable`）在跨平台场景下的应用。 重点讲解如何利用 RAII（Resource Acquisition Is Initialization）技术来安全地管理线程和锁，避免资源泄露。 在 Unix 和 Windows 上，对底层操作系统的线程 API 的差异进行说明，并展示如何通过 C++ 标准库进行抽象。 第三部分：高级通信模式与性能优化 在掌握了基本的跨平台通信对象模型后，本书将进一步探讨更高级的主题。 进程间通信（IPC）之外的选项： 套接字编程（Sockets）： 虽然套接字在 Unix 和 Windows 上都有，但其 API 存在差异。本书将提供一个跨平台的套接字抽象层，封装 TCP 和 UDP 通信，并展示如何处理连接管理、错误处理和缓冲区管理。 内存映射文件（Shared Memory）： 介绍如何在两平台之间高效地共享内存，以及如何处理同步问题，避免数据损坏。 远程过程调用（RPC）： 探讨如何构建一个简单的 RPC 框架，允许一个进程调用另一个进程中的函数，并处理参数的传递和结果的返回。 性能调优： 异步 I/O： 介绍如何利用事件驱动模型（如 Unix 的 epoll/kqueue，Windows 的 I/O Completion Port）来构建高性能的异步通信服务器/客户端，大幅提升并发处理能力。 缓冲区管理： 优化数据的读写缓冲区，减少拷贝次数，提高吞吐量。 避免不必要的开销： 分析通信过程中可能存在的性能瓶颈，例如过多的内存分配、频繁的上下文切换等，并提供优化建议。 错误处理与健壮性： 设计一套统一的跨平台错误报告机制。 处理网络中断、数据包丢失、远程进程崩溃等异常情况。 利用 C++ 的异常处理机制来优雅地管理错误。 第四部分：实际应用场景与最佳实践 本书的最后部分将通过一些具体的案例，展示如何将前面学到的知识应用于实际项目中。 分布式数据存储： 构建一个简单的分布式键值存储系统，其中不同的节点可能运行在 Unix 和 Windows 上，需要通过 IPC 进行数据同步。 游戏服务器与客户端通信： 设计一个跨平台的游戏服务器，能够与运行在不同操作系统上的游戏客户端进行实时通信。 服务间通信（Microservices）： 构建一个微服务架构，其中不同的服务可能部署在不同的平台上，需要高效可靠的 IPC 进行通信。 通过这些案例，读者将能够更好地理解 C++ 对象模型在跨平台通信中的威力，并学习到在实际开发中应该遵循的最佳实践。 结论：赋能跨平台开发 《C++ 对象在 Unix 和 WinNT 间的通信：跨平台系统编程实践》旨在为 C++ 开发者提供一套系统性的方法论和实用的技术手段，以应对跨平台系统编程中最具挑战性的通信环节。本书强调的不是简单地将两平台的 API 移植过来，而是利用 C++ 的强大抽象能力，构建一套高度可复用、可维护且性能优越的跨平台通信解决方案。通过掌握本书的内容，开发者将能够自信地构建出在 Unix-like 和 Windows NT 系统上都能表现出色的应用程序，极大地拓展其软件的应用范围和影响力。无论您是初涉跨平台开发的开发者，还是希望深化对系统底层通信理解的资深工程师，本书都将是您不可或缺的参考。

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