C++编程之禅：从理论到实践刘志宇 著清华大学出版社
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作者刘志宇 著
出版社清华大学出版社
ISBN9787302674856
出版时间2024-11
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定价189元
货号1203432041
上书时间2024-11-07
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作者简介
刘志宇，资深软件工程师，专精于C/C++及Linux开发领域。凭借超过7年的嵌入式Linux C++开发经历，他积累了深厚的C++编程实战经验。此外，他还撰写了1000多篇软件开发教程博客，分享其丰富的编程知识和技术见解。
目录
目 录
第 1 章 C++的艺术与科学：设计哲学概览1
1.1 导语：探索C++的设计哲学1
1.2 C++的设计目标与原则1
1.2.1 高性能与效率1
1.2.2 资源管理2
1.2.3 多范式支持2
1.2.4 零开销原则3
1.2.5 应用设计原则于编程实践4
1.3 C++的演进对编程技巧与原则的影响5
1.3.1 初始阶段和标准化之路6
1.3.2 主要版本和特性6
1.3.3 设计技巧的演化12
1.3.4 对未来的展望13
1.4 C++标准与实践：跨环境的支持与协作14
1.4.1 语言核心与库的融合：跨编译器视角15
1.4.2 编译器的多样性与选择：适应多操作系统16
1.4.3 开发环境的选择与策略：优化开发体验19
1.5 小结21
第 2 章 构筑C++的基石：核心设计技巧与原则22
2.1 导语：多范式编程的艺术与哲学22
2.2 C++的结构哲学：封装与类的精细设计22
2.2.1 封装的艺术：C++设计哲学的体现22
2.2.2 封装的三重境界：访问控制、抽象和信息隐藏23
2.2.3 实践中的封装：C++的实现策略27
2.2.4 友元函数与友元类：特殊访问权的考量47
2.2.5 封装在设计模式中的角色：加强类的设计55
2.3 函数的艺术：效率、灵活性与表达力55
2.3.1 基础概念：函数的组成部分56
2.3.2 参数传递深度解析：从基础到高阶56
2.3.3 函数的行为调整：修饰符与作用域66
2.3.4 属性规范序列：现代C++的编译指示84
2.3.5 递归的魅力：自我调用的艺术86
2.3.6 内建函数：语言的功臣90
2.3.7 增强代码表达力：操纵符与函数技巧92
2.3.8 函数的可重入性：并发编程的基石96
2.3.9 现代C++风格：Lambda表达式与函数对象100
2.4 动态行为的哲学：继承与多态107
2.4.1 继承：多样性的建构基础108
2.4.2 多态：灵活性与接口的艺术117
2.4.3 综合案例：贯彻C++多态思维134
2.4.4 小结：多态的艺术与实践139
2.5 泛型的力量：模板编程哲学139
2.5.1 模板基础：泛化编程的入门139
2.5.2 模板的高级应用与技巧：掌握泛型编程的精髓155
2.5.3 模板与设计：构筑高效且可复用的代码结构165
2.6 管理资源的艺术：智能指针的解析175
2.6.1 智能指针的设计与实现：自动化资源管理176
2.6.2 智能指针的使用技巧：优化资源管理的策略184
2.7 探索底层：C++的编译与内存排列191
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191
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201
2.7.3 C++内存排列详解：理解和操作内存区域207
2.7.4 虚拟内存分段机制：管理和优化C++应用的内存空间214
2.8 小结221
第 3 章 精进C++技艺：提升设计与编码技巧223
3.1 导语：深化C++设计与编码的艺术223
3.2 理解C++的初始化机制223
3.2.1 C语言中的初始化方式223
3.2.2 C++中的初始化226
3.2.3 特殊场景的初始化230
3.2.4 代码设计中的初始化策略237
3.3 生命周期的管理与销毁技巧240
3.3.1 生命周期的基本概念240
3.3.2 生命周期的控制技巧241
3.3.3 生命周期与资源管理243
3.3.4 高级生命周期管理技术245
3.4 异常处理：深入C++的安全机制247
3.4.1 异常处理的重要性247
3.4.2 异常处理基础248
3.4.3 异常的类型与层次249
3.4.4 异常的捕获规则253
3.4.5 设计安全的异常处理代码255
3.4.6 抛出异常与返回错误码260
3.4.7 异常处理的高级技巧261
3.4.8 深入底层：探索C++异常原理263
3.4.9 探索C++23错误机制的新纪元265
3.5 灵活处理可变参数267
3.5.1 可变参数函数的基础267
3.5.2 使用可变参数模板增强灵活性271
3.5.3 可变参数模板的进阶技巧275
3.5.4 可变参数模板类的实际应用287
3.5.5 使用std::optional处理可选参数289
3.5.6 使用std::variant实现类型安全的联合体290
3.5.7 使用std::any存储任意类型的数据292
3.5.8 如何选择合适的技术来实现可变参数294
3.6 C++中的可调用对象296
3.6.1 函数指针与成员函数指针296
3.6.2 函数对象与Lambda表达式298
3.6.3 std::function和std::bind299
3.6.4 综合对比C++中的可调用对象310
3.7 高级文件和数据流操作：掌握C++的I/O技术311
3.7.1 现代文件处理：C++17文件系统库311
3.7.2 数据交换技术：缓冲与映射313
3.7.3 文件定位与访问：随机访问与流控制316
3.7.4 处理文件编码问题：确保C++应用的国际化与本地化317
3.7.5 处理和存储不同进制的数据：C++中的数制转换技术319
3.7.6 数据序列化与网络传输321
3.7.7 字节序在数据交换和网络传输中的应用323
3.8 自定义工具的实现329
3.8.1 自定义迭代器329
3.8.2 自定义哈希函数334
3.8.3 自定义智能指针删除器337
3.8.4 表达式模板338
第 4 章 类型精粹：深化C++类型系统的理解344
4.1 导语：探索C++类型系统的奥秘344
4.2 类型系统基础344
4.2.1 C++中的类型系统344
4.2.2 类型的属性346
4.2.3 类型安全概述349
4.3 类型别名与类型转换351
4.3.1 使用typedef和using351
4.3.2 C/C++类型转换354
4.4 类型特征探究：编译时类型判断的艺术366
4.4.1 类型系统的深入探索367
4.4.2 C++中的类型修饰符和类型转换工具369
4.4.3 C++类型特征中的核心概念与实用技巧373
4.4.4 实战案例：利用类型特征操作强枚举类型381
4.5 类型推导深度解析384
4.5.1 使用auto关键字384
4.5.2 使用decltype关键字386
4.5.3 尾返回类型的应用387
4.6 探索运行时类型信息388
4.6.1 基础RTTI工具388
4.6.2 RTTI的应用与局限390
4.6.3 类型消除的实现方式391
4.6.4 自定义RTTI系统394
4.7 高级类型技巧与模式395
4.7.1 使用SFINAE原则395
4.7.2 类型转换与萃取技巧397
4.7.3 编译时断言和检查技术398
第 5 章 并发的细语：掌握C++内存模型与并发编程401
5.1 导语：探索并发编程的核心概念401
5.2 并发编程基础401
5.2.1 C++并发技术401
5.2.2 理解并发概念402
5.2.3 C++内存模型概述406
5.2.4 线程管理407
5.3 原子操作与同步机制415
5.3.1 原子操作基础415
5.3.2 内存顺序与原子操作417
5.3.3 同步原语426
5.4 锁的策略与优化技巧438
5.4.1 锁的类型与选择438
5.4.2 锁的粒度与性能优化443
5.5 并发设计模式445
5.5.1 无锁编程445
5.5.2 并发设计模式448
5.6 协程：C++中的现代并发编程454
5.6.1 协程的基础454
5.6.2 协程与线程的对比455
5.6.3 C++20中的协程455
5.6.4 协程的生命周期管理456
5.6.5 实例：使用协程处理异步任务457
5.6.6 C++23中的协程增强459
5.7 事件驱动模型460
5.7.1 事件驱动模型的定义与特点461
5.7.2 事件驱动模型的组成461
5.7.3 事件驱动模型的实现探索463
5.7.4 异步事件处理库的探索：Boost.Asio和libevent467
5.8 并发工具与技术472
5.8.1 使用std::call_once实现线程安全的延迟初始化472
5.8.2 线程局部存储473
5.8.3 并发工具与算法474
5.8.4 并发框架的应用476
5.9 线程池的设计477
5.9.1 线程池的基本概念及其解决的问题477
5.9.2 线程池的设计模式477
5.9.3 线程池的基本设计思路479
5.9.4 线程池的基本技能及其实现手段480
5.9.5 线程池的扩展功能设计思路485
第 6 章 设计哲学实践：编程范式、原则与实际应用494
6.1 导语：探索设计哲学与跨平台策略494
6.2 C++编程范式及其应用494
6.2.1 范式概览494
6.2.2 选择合适的编程范式496
6.2.3 C++编程范式应用案例497
6.2.4 探索CRTP：C++中的模板奇技501
6.3 设计原则与解耦策略503
6.3.1 单一职责原则505
6.3.2 开闭原则507
6.3.3 里氏替换原则510
6.3.4 接口隔离原则513
6.3.5 依赖倒置原则516
6.3.6 DRY、KISS、YAGNI原则：提高代码质量的金科玉律519
6.3.7 PIMPL模式：封装实现细节以减少编译依赖521
6.3.8 依赖注入：提高模块解耦性的策略524
6.3.9 设计原则与解耦策略小结528
6.4 跨平台复用设计529
6.4.1 设计跨平台接口529
6.4.2 使用预处理器支持多平台530
6.4.3 抽象化硬件依赖535
6.4.4 依赖管理和模块化544
6.4.5 泛型编程与代码复用545
6.5 编程规范与代码维护546
6.5.1 制定编程规范546
6.5.2 代码审查的实施551
6.5.3 自动化测试的角色552
6.5.4 版本控制最佳实践553
6.5.5 持续集成与持续部署554
第 7 章 架构之道：C++设计模式与架构策略556
7.1 导语：铺垫设计的哲学之路556
7.2 创建型设计模式：塑造对象的艺术557
7.2.1 单例模式：独一无二的存在557
7.2.2 工厂方法模式：定制的工厂线562
7.2.3 抽象工厂模式：构建对象的生态系统564
7.2.4 建造者模式：精细构造的艺术570
7.2.5 原型模式：复制的力量572
7.2.6 小结：创造性模式的合奏574
7.3 结构型设计模式：编织代码的架构网576
7.3.1 结构型设计模式：优化组合与系统灵活性576
7.3.2 界面与实现分离：桥接和适配器的协同舞蹈576
7.3.3 对象组合：装配艺术中的组合与装饰585
7.3.4 简化接口和共享对象：外观与享元的双重奏592
7.3.5 代理模式：智能控制与资源管理的守门人601
7.3.6 小结：结构型设计模式的协同与实效607
7.4 行为型设计模式：激活对象的行为剧本608
7.4.1 响应变化：观察者模式在事件驱动系统中的应用609
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625
7.4.3 封装与交换：掌握命令和策略模式的独特运用630
7.4.4 跟踪与回滚：备忘录模式在状态管理中的应用639
7.4.5 行为的动态变化：模板方法与状态模式的精确应用643
7.4.6 结构访问与操作：访问者模式的策略与实践651
7.4.7 语言的规则与解释：解释器模式的核心原理656
7.4.8 协调复杂交互：中介者模式在系统设计中的应用661
7.4.9 遍历与控制：迭代器模式在集合操作中的精妙运用665
7.4.10 小结：行为型模式的编织669
7.5 架构设计的原则与实践：构建稳健可靠的软件之道670
7.5.1 组件化架构：模块化的C++实践671
7.5.2 事件驱动架构：响应式C++程序设计682
7.5.3 微服务架构：分布式C++服务的优化策略686
7.5.4 层次架构：C++中的分层逻辑设计692
7.5.5 管道与过滤器架构：流式处理在C++中的应用701
7.5.6 综合探索与实践指南：C++中的架构策略704
第 8 章 性能的追求：优化C++应用的艺术与技术720
8.1 导语：探索性能优化的哲学之旅720
8.2 掌握性能分析工具720
8.2.1 编译器优化参数720
8.2.2 性能分析方法727
8.2.3 热点代码分析731
8.2.4 性能分析工具综合应用总结732
8.3 代码优化：提升性能的核心技术733
8.3.1 算法与数据结构的选择733
8.3.2 循环与逻辑的优化736
8.3.3 数据访问的性能考量：值拷贝、引用和移动语义741
8.3.4 特殊类型的数据访问优化743
8.3.5 就地构造与内存管理747
8.3.6 CPU缓存效率优化750
8.3.7 智能指针的合理使用754
8.3.8 返回值优化：RVO与NRVO755
8.3.9 并发与并行的优化756
8.4 编译器优化：深入编译器的性能调节758
8.4.1 编译器优化概述758
8.4.2 优化的影响因素759
8.4.3 编译器优化技术详解759
8.4.4 辅助编译器优化761
8.5 系统与环境优化：操作系统和硬件的性能调整762
8.5.1 操作系统调优762
8.5.2 硬件亲和性763
8.5.3 I/O性能优化763
8.5.4 虚拟化与容器优化764
8.5.5 环境监控与自动调整765
8.5.6 Windows环境下的性能优化策略766
8.6 总结：C++性能优化的策略与实践767
内容摘要
"《C++编程之禅:从理论到实践》是一部全面系统介绍C++编程语言的高级教程，旨在帮助读者深入理解C++的设计哲学和编程技巧。《C++编程之禅:从理论到实践》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。
《C++编程之禅:从理论到实践》为读者提供了全面而细致的技术景观，能够帮助读者掌握C++这门强大的编程语言，并利用其功能来优化和创新编程实践。"
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