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674千字
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2024-10-01
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主编推荐语
一部全面系统介绍C++编程语言的高级教程。
内容简介
本书从C++的基础设计原则出发,详细地探讨了封装、继承、模板等核心概念,并介绍了C++20和C++23引入的一些现代特性。书中不仅讲解了C++的基本语法和结构,还探讨了类型系统、内存模型、并发编程、设计模式、架构策略以及性能分析等高级主题,并展示了诸多实践供开发者参考。
目录
- 版权信息
- 内容简介
- 作者简介
- 前言
- 第1章 C++的艺术与科学:设计哲学概览
- 1.1 导语:探索C++的设计哲学
- 1.2 C++的设计目标与原则
- 1.2.1 高性能与效率
- 1.2.2 资源管理
- 1.2.3 多范式支持
- 1.2.4 零开销原则
- 1.2.5 应用设计原则于编程实践
- 1.3 C++的演进对编程技巧与原则的影响
- 1.3.1 初始阶段和标准化之路
- 1.3.2 主要版本和特性
- 1.3.3 设计技巧的演化
- 1.3.4 对未来的展望
- 1.4 C++标准与实践:跨环境的支持与协作
- 1.4.1 语言核心与库的融合:跨编译器视角
- 1.4.2 编译器的多样性与选择:适应多操作系统
- 1.4.3 开发环境的选择与策略:优化开发体验
- 1.5 小结
- 第2章 构筑C++的基石:核心设计技巧与原则
- 2.1 导语:多范式编程的艺术与哲学
- 2.2 C++的结构哲学:封装与类的精细设计
- 2.2.1 封装的艺术:C++设计哲学的体现
- 2.2.2 封装的三重境界:访问控制、抽象和信息隐藏
- 2.2.3 实践中的封装:C++的实现策略
- 2.2.4 友元函数与友元类:特殊访问权的考量
- 2.2.5 封装在设计模式中的角色:加强类的设计
- 2.3 函数的艺术:效率、灵活性与表达力
- 2.3.1 基础概念:函数的组成部分
- 2.3.2 参数传递深度解析:从基础到高阶
- 2.3.3 函数的行为调整:修饰符与作用域
- 2.3.4 属性规范序列:现代C++的编译指示
- 2.3.5 递归的魅力:自我调用的艺术
- 2.3.6 内建函数:语言的功臣
- 2.3.7 增强代码表达力:操纵符与函数技巧
- 2.3.8 函数的可重入性:并发编程的基石
- 2.3.9 现代C++风格:Lambda表达式与函数对象
- 2.4 动态行为的哲学:继承与多态
- 2.4.1 继承:多样性的建构基础
- 2.4.2 多态:灵活性与接口的艺术
- 2.4.3 综合案例:贯彻C++多态思维
- 2.4.4 小结:多态的艺术与实践
- 2.5 泛型的力量:模板编程哲学
- 2.5.1 模板基础:泛化编程的入门
- 2.5.2 模板的高级应用与技巧:掌握泛型编程的精髓
- 2.5.3 模板与设计:构筑高效且可复用的代码结构
- 2.6 管理资源的艺术:智能指针的解析
- 2.6.1 智能指针的设计与实现:自动化资源管理
- 2.6.2 智能指针的使用技巧:优化资源管理的策略
- 2.7 探索底层:C++的编译与内存排列
- 2.7.1 深入理解C++编译过程:从源代码到可执行文件的转换阶段
- 2.7.2 编译器的符号解析与绑定:C++代码中的名称和地址关联机制
- 2.7.3 C++内存排列详解:理解和操作内存区域
- 2.7.4 虚拟内存分段机制:管理和优化C++应用的内存空间
- 2.8 小结
- 第3章 精进C++技艺:提升设计与编码技巧
- 3.1 导语:深化C++设计与编码的艺术
- 3.2 理解C++的初始化机制
- 3.2.1 C语言中的初始化方式
- 3.2.2 C++中的初始化
- 3.2.3 特殊场景的初始化
- 3.2.4 代码设计中的初始化策略
- 3.3 生命周期的管理与销毁技巧
- 3.3.1 生命周期的基本概念
- 3.3.2 生命周期的控制技巧
- 3.3.3 生命周期与资源管理
- 3.3.4 高级生命周期管理技术
- 3.4 异常处理:深入C++的安全机制
- 3.4.1 异常处理的重要性
- 3.4.2 异常处理基础
- 3.4.3 异常的类型与层次
- 3.4.4 异常的捕获规则
- 3.4.5 设计安全的异常处理代码
- 3.4.6 抛出异常与返回错误码
- 3.4.7 异常处理的高级技巧
- 3.4.8 深入底层:探索C++异常原理
- 3.4.9 探索C++23错误机制的新纪元
- 3.5 灵活处理可变参数
- 3.5.1 可变参数函数的基础
- 3.5.2 使用可变参数模板增强灵活性
- 3.5.3 可变参数模板的进阶技巧
- 3.5.4 可变参数模板类的实际应用
- 3.5.5 使用std::optional处理可选参数
- 3.5.6 使用std::variant实现类型安全的联合体
- 3.5.7 使用std::any存储任意类型的数据
- 3.5.8 如何选择合适的技术来实现可变参数
- 3.6 C++中的可调用对象
- 3.6.1 函数指针与成员函数指针
- 3.6.2 函数对象与Lambda表达式
- 3.6.3 std::function和std::bind
- 3.6.4 综合对比C++中的可调用对象
- 3.7 高级文件和数据流操作:掌握C++的I/O技术
- 3.7.1 现代文件处理:C++17文件系统库
- 3.7.2 数据交换技术:缓冲与映射
- 3.7.3 文件定位与访问:随机访问与流控制
- 3.7.4 处理文件编码问题:确保C++应用的国际化与本地化
- 3.7.5 处理和存储不同进制的数据:C++中的数制转换技术
- 3.7.6 数据序列化与网络传输
- 3.7.7 字节序在数据交换和网络传输中的应用
- 3.8 自定义工具的实现
- 3.8.1 自定义迭代器
- 3.8.2 自定义哈希函数
- 3.8.3 自定义智能指针删除器
- 3.8.4 表达式模板
- 第4章 类型精粹:深化C++类型系统的理解
- 4.1 导语:探索C++类型系统的奥秘
- 4.2 类型系统基础
- 4.2.1 C++中的类型系统
- 4.2.2 类型的属性
- 4.2.3 类型安全概述
- 4.3 类型别名与类型转换
- 4.3.1 使用typedef和using
- 4.3.2 C/C++类型转换
- 4.4 类型特征探究:编译时类型判断的艺术
- 4.4.1 类型系统的深入探索
- 4.4.2 C++中的类型修饰符和类型转换工具
- 4.4.3 C++类型特征中的核心概念与实用技巧
- 4.4.4 实战案例:利用类型特征操作强枚举类型
- 4.5 类型推导深度解析
- 4.5.1 使用auto关键字
- 4.5.2 使用decltype关键字
- 4.5.3 尾返回类型的应用
- 4.6 探索运行时类型信息
- 4.6.1 基础RTTI工具
- 4.6.2 RTTI的应用与局限
- 4.6.3 类型消除的实现方式
- 4.6.4 自定义RTTI系统
- 4.7 高级类型技巧与模式
- 4.7.1 使用SFINAE原则
- 4.7.2 类型转换与萃取技巧
- 4.7.3 编译时断言和检查技术
- 第5章 并发的细语:掌握C++内存模型与并发编程
- 5.1 导语:探索并发编程的核心概念
- 5.2 并发编程基础
- 5.2.1 C++并发技术
- 5.2.2 理解并发概念
- 5.2.3 C++内存模型概述
- 5.2.4 线程管理
- 5.3 原子操作与同步机制
- 5.3.1 原子操作基础
- 5.3.2 内存顺序与原子操作
- 5.3.3 同步原语
- 5.4 锁的策略与优化技巧
- 5.4.1 锁的类型与选择
- 5.4.2 锁的粒度与性能优化
- 5.5 并发设计模式
- 5.5.1 无锁编程
- 5.5.2 并发设计模式
- 5.6 协程:C++中的现代并发编程
- 5.6.1 协程的基础
- 5.6.2 协程与线程的对比
- 5.6.3 C++20中的协程
- 5.6.4 协程的生命周期管理
- 5.6.5 实例:使用协程处理异步任务
- 5.6.6 C++23中的协程增强
- 5.7 事件驱动模型
- 5.7.1 事件驱动模型的定义与特点
- 5.7.2 事件驱动模型的组成
- 5.7.3 事件驱动模型的实现探索
- 5.7.4 异步事件处理库的探索:Boost.Asio和libevent
- 5.8 并发工具与技术
- 5.8.1 使用std::call_once实现线程安全的延迟初始化
- 5.8.2 线程局部存储
- 5.8.3 并发工具与算法
- 5.8.4 并发框架的应用
- 5.9 线程池的设计
- 5.9.1 线程池的基本概念及其解决的问题
- 5.9.2 线程池的设计模式
- 5.9.3 线程池的基本设计思路
- 5.9.4 线程池的基本技能及其实现手段
- 5.9.5 线程池的扩展功能设计思路
- 第6章 设计哲学实践:编程范式、原则与实际应用
- 6.1 导语:探索设计哲学与跨平台策略
- 6.2 C++编程范式及其应用
- 6.2.1 范式概览
- 6.2.2 选择合适的编程范式
- 6.2.3 C++编程范式应用案例
- 6.2.4 探索CRTP:C++中的模板奇技
- 6.3 设计原则与解耦策略
- 6.3.1 单一职责原则
- 6.3.2 开闭原则
- 6.3.3 里氏替换原则
- 6.3.4 接口隔离原则
- 6.3.5 依赖倒置原则
- 6.3.6 DRY、KISS、YAGNI原则:提高代码质量的金科玉律
- 6.3.7 PIMPL模式:封装实现细节以减少编译依赖
- 6.3.8 依赖注入:提高模块解耦性的策略
- 6.3.9 设计原则与解耦策略小结
- 6.4 跨平台复用设计
- 6.4.1 设计跨平台接口
- 6.4.2 使用预处理器支持多平台
- 6.4.3 抽象化硬件依赖
- 6.4.4 依赖管理和模块化
- 6.4.5 泛型编程与代码复用
- 6.5 编程规范与代码维护
- 6.5.1 制定编程规范
- 6.5.2 代码审查的实施
- 6.5.3 自动化测试的角色
- 6.5.4 版本控制最佳实践
- 6.5.5 持续集成与持续部署
- 第7章 架构之道:C++设计模式与架构策略
- 7.1 导语:铺垫设计的哲学之路
- 7.2 创建型设计模式:塑造对象的艺术
- 7.2.1 单例模式:独一无二的存在
- 7.2.2 工厂方法模式:定制的工厂线
- 7.2.3 抽象工厂模式:构建对象的生态系统
- 7.2.4 建造者模式:精细构造的艺术
- 7.2.5 原型模式:复制的力量
- 7.2.6 小结:创造性模式的合奏
- 7.3 结构型设计模式:编织代码的架构网
- 7.3.1 结构型设计模式:优化组合与系统灵活性
- 7.3.2 界面与实现分离:桥接和适配器的协同舞蹈
- 7.3.3 对象组合:装配艺术中的组合与装饰
- 7.3.4 简化接口和共享对象:外观与享元的双重奏
- 7.3.5 代理模式:智能控制与资源管理的守门人
- 7.3.6 小结:结构型设计模式的协同与实效
- 7.4 行为型设计模式:激活对象的行为剧本
- 7.4.1 响应变化:观察者模式在事件驱动系统中的应用
- 7.4.2 解耦请求与处理:责任链模式在复杂业务流程中的运用
- 7.4.3 封装与交换:掌握命令和策略模式的独特运用
- 7.4.4 跟踪与回滚:备忘录模式在状态管理中的应用
- 7.4.5 行为的动态变化:模板方法与状态模式的精确应用
- 7.4.6 结构访问与操作:访问者模式的策略与实践
- 7.4.7 语言的规则与解释:解释器模式的核心原理
- 7.4.8 协调复杂交互:中介者模式在系统设计中的应用
- 7.4.9 遍历与控制:迭代器模式在集合操作中的精妙运用
- 7.4.10 小结:行为型模式的编织
- 7.5 架构设计的原则与实践:构建稳健可靠的软件之道
- 7.5.1 组件化架构:模块化的C++实践
- 7.5.2 事件驱动架构:响应式C++程序设计
- 7.5.3 微服务架构:分布式C++服务的优化策略
- 7.5.4 层次架构:C++中的分层逻辑设计
- 7.5.5 管道与过滤器架构:流式处理在C++中的应用
- 7.5.6 综合探索与实践指南:C++中的架构策略
- 第8章 性能的追求:优化C++应用的艺术与技术
- 8.1 导语:探索性能优化的哲学之旅
- 8.2 掌握性能分析工具
- 8.2.1 编译器优化参数
- 8.2.2 性能分析方法
- 8.2.3 热点代码分析
- 8.2.4 性能分析工具综合应用总结
- 8.3 代码优化:提升性能的核心技术
- 8.3.1 算法与数据结构的选择
- 8.3.2 循环与逻辑的优化
- 8.3.3 数据访问的性能考量:值拷贝、引用和移动语义
- 8.3.4 特殊类型的数据访问优化
- 8.3.5 就地构造与内存管理
- 8.3.6 CPU缓存效率优化
- 8.3.7 智能指针的合理使用
- 8.3.8 返回值优化:RVO与NRVO
- 8.3.9 并发与并行的优化
- 8.4 编译器优化:深入编译器的性能调节
- 8.4.1 编译器优化概述
- 8.4.2 优化的影响因素
- 8.4.3 编译器优化技术详解
- 8.4.4 辅助编译器优化
- 8.5 系统与环境优化:操作系统和硬件的性能调整
- 8.5.1 操作系统调优
- 8.5.2 硬件亲和性
- 8.5.3 I/O性能优化
- 8.5.4 虚拟化与容器优化
- 8.5.5 环境监控与自动调整
- 8.5.6 Windows环境下的性能优化策略
- 8.6 总结:C++性能优化的策略与实践
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出版方
清华大学出版社
清华大学出版社成立于1980年6月,是由教育部主管、清华大学主办的综合出版单位。植根于“清华”这座久负盛名的高等学府,秉承清华人“自强不息,厚德载物”的人文精神,清华大学出版社在短短二十多年的时间里,迅速成长起来。清华大学出版社始终坚持弘扬科技文化产业、服务科教兴国战略的出版方向,把出版高等学校教学用书和科技图书作为主要任务,并为促进学术交流、繁荣出版事业设立了多项出版基金,逐渐形成了以出版高水平的教材和学术专著为主的鲜明特色,在教育出版领域树立了强势品牌。
