Tony Gaddis's accessible, step-by-step presentation helps beginning students understand the important details necessary to become skilled programmers at an introductory level. Gaddis motivates the study of both programming skills and the C++ programming language by presenting all the details needed to understand the "how" and the "why"--but never losing sight of the fact that most beginners struggle with this material. His approach is both gradual and highly accessible, ensuring that students understand the logic behind developing high-quality programs. In Starting Out with C++: Early Objects, Gaddis covers objects and classes early after functions and before arrays and pointers. As with all Gaddis texts, clear and easy-to-read code listings, concise and practical real-world examples, and an abundance of exercises appear in every chapter. This text is intended for either a one-semester accelerated introductory course or a traditional two-semester sequence covering C++ programming.
探寻数字世界的基石：C++现代编程实践指南 本书定位： 本书旨在为初学者和有一定编程基础的开发者提供一套全面、深入且与时俱进的C++编程学习路径。我们聚焦于现代C++标准（C++11及后续版本，如C++17/20）的核心概念、最佳实践以及在实际项目中的应用，力求构建坚实的理论基础与实用的工程技能。 目标读者： 零基础的编程爱好者、希望系统学习C++的计算机科学专业学生、以及正在使用旧版本C++并希望过渡到现代C++范式的软件工程师。 --- 第一部分：基础构建与程序思维的建立 (The Foundation) 本部分将带领读者从最基本的编程逻辑入手，搭建起理解C++复杂特性的认知框架。 第一章：欢迎来到C++的世界 C++的历史沿革与地位： 简述C++从C语言发展而来的历程，以及其在系统编程、高性能计算和嵌入式开发中的不可替代性。 开发环境的搭建： 详细指导如何在主流操作系统（Windows, macOS, Linux）上配置集成开发环境（IDE，如Visual Studio, VS Code搭配GCC/Clang），确保读者能够顺利编译和运行第一个程序。 基础语法结构： 介绍程序的基本结构、编译与链接过程，以及如何使用`main`函数。 输入/输出操作： 使用`std::cout`和`std::cin`进行交互式编程，理解流（Stream）的基本概念。 第二章：数据类型、变量与运算符 基本数据类型深度解析： 探讨`int`, `char`, `float`, `double`的内存占用和精度限制。引入`short`, `long`, `long long`的使用场景。 类型修饰符： 掌握`signed`, `unsigned`, `const`, `static`的用法及其对变量生命周期和内存布局的影响。 布尔逻辑与类型： 深入理解`bool`类型和C++中的逻辑运算符（`&&`, `||`, `!`）。 运算符的优先级与结合性： 系统梳理算术、关系、逻辑、位（Bitwise）运算符，并重点强调自增/自减运算符的副作用。 第三章：控制流与程序逻辑 顺序、选择与循环： 详细讲解`if-else`结构、嵌套条件语句，以及`switch`语句的使用规范。 迭代结构： 深入剖析`for`循环、`while`循环和`do-while`循环，并引入基于范围的for循环（Range-based for loop），体现现代C++的简洁性。 跳转语句： 谨慎使用`break`, `continue`, 和`goto`（并讨论为何应尽量避免`goto`）。 函数签名与定义： 讲解函数的声明、定义、返回值，以及参数传递机制（传值、传引用）。 第四章：复合数据结构与内存基础 数组： 一维和多维数组的声明、初始化与越界访问的风险。 指针（Pointers）： C++的基石。深入理解指针的地址概念、解引用操作符``和地址操作符`&`。 动态内存管理（初步）： 介绍`new`和`delete`操作符，理解堆（Heap）与栈（Stack）的区别。 引用（References）： 详解引用作为变量的别名，以及它在函数参数传递中的重要性。 --- 第二部分：面向对象编程的核心 (OOP Mastery) 本部分将深入C++的灵魂——面向对象范式，这是C++区别于过程性语言的关键所在。 第五章：类与对象：封装的艺术 类定义与成员： 构造类的蓝图，区分数据成员和函数成员。 访问控制： 精确控制`public`, `private`, `protected`的可见性规则，实现信息隐藏。 构造函数与析构函数： 理解对象的生命周期，默认构造函数、带参数构造函数、拷贝构造函数的调用时机。 特殊成员函数： 深入剖析析构函数在资源释放中的关键作用。 `this`指针： 理解当前对象实例的隐式引用。 第六章：构造、初始化与资源管理 成员初始化列表： 强调使用初始化列表初始化成员变量的效率和必要性（特别是针对`const`成员和引用成员）。 默认参数与函数重载： 灵活设计接口，使类更易用。 静态成员： 区分对象级别的成员与类级别的成员（静态变量与静态函数）。 友元机制： 讨论何时需要打破封装（友元函数与友元类）。 第七章：继承与多态：代码的复用与扩展 继承关系： 实现“is-a”关系，基类与派生类的关系。 构造与析构的顺序： 理解继承体系中构造函数和析构函数的调用顺序，这对资源管理至关重要。 虚函数与运行时多态： 引入`virtual`关键字，理解虚函数表（vtable）的工作原理。 抽象基类与纯虚函数： 定义接口，使用`abstract class`。 `override`与`final`关键字（C++11/14）： 提高代码安全性和意图明确性。 第八章：运算符重载与类型转换 重载规则： 哪些运算符可以重载，哪些不可以。 成员函数与非成员函数重载： 讨论何时将运算符重载为成员函数，何时作为全局函数（如流操作符`<<`和`>>`）。 特殊重载： 深入分析拷贝赋值运算符（`operator=`）的实现，以及实现深拷贝的必要性（Rule of Three/Five）。 显式类型转换： 介绍C++11引入的`static_cast`, `dynamic_cast`, `reinterpret_cast`, `const_cast`，取代C风格的强制类型转换。 --- 第三部分：现代C++的强大特性 (Modern Features & Idioms) 本部分是本书的重点，专注于如何利用C++11及后续标准带来的范式转变，写出更安全、更简洁的代码。 第九章：智能指针与RAII 资源获取即初始化（RAII）： 阐述RAII作为C++资源管理的核心哲学。 `std::unique_ptr`： 实现独占所有权，用于管理动态分配的资源。 `std::shared_ptr`： 实现共享所有权，理解引用计数的工作机制。 `std::weak_ptr`： 解决循环引用的问题，配合`shared_ptr`使用。 何时使用裸指针： 明确智能指针的适用边界。 第十章：模板与泛型编程（Templates） 函数模板： 编写适用于多种数据类型的通用函数。 类模板： 设计泛型容器和工具类。 模板特化与偏特化： 针对特定类型的优化。 编译时多态： 模板元编程（Template Metaprogramming）的入门概念。 第十一章：Lambda表达式与函数对象 Lambda表达式的语法： 简洁地定义匿名函数。 捕获列表（Capture Clause）： 详解值捕获、引用捕获以及默认捕获模式的安全性考量。 函数对象（Functors）： 理解Lambda表达式的底层实现机制，以及其在算法库中的应用。 第十二章：C++标准库（STL）的深入应用 容器概览： 重点介绍`std::vector`（动态数组）、`std::list`（双向链表）、`std::map`（有序关联容器）和`std::unordered_map`（哈希表）的性能特征与适用场景。 迭代器（Iterators）： 理解迭代器作为泛型指针的作用，以及不同迭代器的类型（输入、输出、双向、随机访问）。 算法库（`
`）： 学习使用`std::sort`, `std::find`, `std::transform`等，强调与Lambda表达式的结合使用。 --- 第四部分：进阶主题与工程实践 (Advanced Topics & Engineering) 第十三章：异常处理与错误报告 `try-catch`机制： 结构化地处理运行时错误。 异常安全： 编写能保证在异常抛出后对象状态一致性的代码。 标准异常类： 使用`std::logic_error`和`std::runtime_error`体系。 第十四章：移动语义与完美转发 右值引用（Rvalue References）： C++11引入的关键概念，用于优化资源转移。 移动构造函数与移动赋值运算符： 实现高效的资源转移，避免不必要的深拷贝。 `std::move`和`std::forward`： 理解它们如何帮助实现通用性代码。 第十五章：并发编程基础 线程的创建与管理： 使用`std::thread`管理并发执行流。 同步原语： 介绍`std::mutex`（互斥锁）和`std::lock_guard`来保护共享数据。 原子操作： 使用`std::atomic`进行无锁编程的初步尝试。 结论：持续学习与C++生态 本书提供了C++的核心能力集，但C++的生态系统仍在不断发展。建议读者关注C++委员会的最新提案，并积极探索诸如协程（Coroutines）、模块（Modules）等前沿特性，将所学知识应用于实际的系统架构设计与性能优化中。通过本书的训练，读者将有能力阅读、理解和贡献于任何基于现代C++的项目。
