C/C++程序设计培训教程

C/C++程序设计培训教程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:清华大学出版社
作者:王雷
出品人:
页数:420
译者:
出版时间:2002-7-1
价格:38.00
装帧:平装(无盘)
isbn号码:9787302056119
丛书系列:
图书标签:
  • C/C++
  • 程序设计
  • 编程入门
  • 算法
  • 数据结构
  • Windows编程
  • Linux编程
  • 实战教程
  • 教学
  • 开发
  • 入门教程
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具体描述

本书共分两部分:第一部分介绍了C语言的各种基本概念和应用方法,笔者从编写第一个程序开始,带领读者学会如何在TURBO C中编写和调试语言程序。第二部分介绍了C++语言的内容,读者在学会了C语言之后,通过本书将能够轻松进入C++世界。

深度探索现代系统编程与高级技术 本书聚焦于构建高性能、高可靠性的系统级软件,深入剖析操作系统、网络通信、并发控制以及底层硬件交互的精髓。 本教程旨在为有一定编程基础的读者提供一个坚实的进阶平台,使其能够从“应用开发者”转型为“系统架构师”。我们不侧重于基础语法的回顾,而是将全部篇幅用于揭示现代复杂软件系统背后的核心机制和设计哲学。 第一部分:操作系统内核机制与内存管理深度解析 本部分将读者带入操作系统的核心世界,探讨程序如何在硬件之上高效运行的底层逻辑。 1. 进程与线程的生命周期与调度策略 我们详尽阐述了进程创建、上下文切换的开销与优化。重点分析了现代操作系统的调度算法(如完全公平调度器 CFS 的工作原理),并对比了不同调度策略对实时性与吞吐量的影响。读者将学习如何通过调整调度参数来优化特定工作负载的性能。 2. 虚拟内存与地址翻译 本章是理解高性能编程的关键。我们深入讲解了页表结构、TLB(Translation Lookaside Buffer)的工作机制,以及操作系统如何通过内存保护实现隔离。内容包括: 缺页中断(Page Fault)的处理流程:从硬件触发到内核响应的完整路径。 内存映射(mmap)的内部机制:如何高效地将文件内容或匿名内存映射到进程地址空间,及其对I/O性能的影响。 内存分配器的优化:剖析 `malloc`/`free` 在内核态和用户态的实现差异,重点研究 slab 分配器、Buddy 系统以及如何避免内存碎片化。 3. 文件系统与存储 I/O 优化 超越简单地调用 `read`/`write` 接口,本章探讨了块设备驱动层、缓冲区缓存(Buffer Cache)以及页缓存(Page Cache)的工作原理。我们详细分析了同步I/O与异步I/O(AIO)的性能差异,并介绍了 O_DIRECT 等绕过缓存路径的技术,适用于数据库和高性能存储系统的开发。 第二部分:网络协议栈的深入实现与性能调优 本部分将重点放在构建可靠、快速的网络应用上,从网络接口卡到应用层协议的完整剖析。 1. TCP/IP 协议栈的内核实现 我们不只是描述三次握手,而是深入到 Linux 内核中 `sk_buff` 结构体的处理流程,跟踪数据包从网卡中断处理到传输层协议栈的完整路径。内容覆盖: 拥塞控制算法:详细分析 CUBIC、BBR 等现代拥塞控制算法的数学模型和动态调整机制,以及如何针对特定网络环境选择合适的算法。 零拷贝技术:深入讲解 `sendfile()`、`splice()` 等零拷贝机制的底层实现,以及它们如何显著减少 CPU 拷贝数据的开销。 2. 高性能网络编程模型 读者将掌握现代服务器编程中最高效的并发模型: I/O 多路复用(select/poll/epoll):重点解析 epoll 边缘触发(Edge-Triggered)与水平触发(Level-Triggered)的适用场景和编程陷阱。 Reactor 模式与 Proactor 模式的对比:从设计哲学上区分同步与异步事件处理模型的优劣。 用户态网络栈(如 DPDK)的引入:探讨如何绕过操作系统内核,实现接近线速的包处理能力。 第三部分:现代并发模型与并行计算策略 理解并行性是编写高效率代码的基石。本部分专注于同步原语的底层实现、无锁数据结构以及数据竞争的规避。 1. 原子操作与内存模型 我们严格遵循 C++ 标准内存模型(C++11/17/20),解析 `std::atomic` 背后的硬件指令(如 LOCK 前缀、CAS 循环)。核心内容包括: 数据竞争的定义与未定义行为。 内存序(Memory Ordering)的精细控制:`acquire`, `release`, `relaxed`, `seq_cst` 的实际效果和性能影响。读者将学会何时可以安全地使用更弱的内存序以换取性能。 2. 无锁数据结构设计 本章挑战传统的互斥锁机制,探讨如何利用原子操作构建高性能的并发容器: ABA 问题的识别与解决:在基于 CAS 的算法(如引用计数、栈实现)中,如何通过版本戳或更复杂的机制保证正确性。 并发队列与哈希表的实现:从零开始构建基于 Michael & Scott 算法的无锁队列。 3. 并行算法与任务分解 介绍 TBB (Threading Building Blocks) 和 C++ 标准库中的并行算法(如 `std::for_each` 并行版本),并探讨任务图(Task Graph)在解决依赖性强的大规模计算问题中的应用。 第四部分:低延迟与性能分析工具链 软件性能的提升依赖于精确的测量。本部分侧重于如何发现瓶颈并进行系统级的优化。 1. 性能分析工具的实战应用 perf 事件分析:深入解读 CPU 性能计数器(PMC),识别 L1/L2 缓存未命中、分支预测失败等硬件性能杀手。 火焰图(Flame Graphs)的生成与解读:掌握如何使用采样工具(如 DTrace 或 perf)生成火焰图,快速定位热点函数和调用栈。 2. 延迟分析与抖动(Jitter)控制 对于高频交易或实时系统,微秒级的延迟是不可接受的。本章讲解: 系统调用延迟的测量与隔离:如何区分应用计算时间、内核调度时间和 I/O 等待时间。 CPU 亲和性与 NUMA 架构:如何通过绑定线程到特定 CPU 核以及优化内存访问跨越 NUMA 节点,最大限度减少调度延迟和远程内存访问延迟。 本书的最终目标是培养读者系统性的问题解决能力,使其能够深入到系统架构的每一个层面,设计出不仅功能正确,而且在资源受限或高负载环境下表现卓越的软件系统。

作者简介

目录信息

第一部分 C语言程序设计
第一章 初识C语言
第二章 基本数据类型和运算
第三章 程序控制结构
第四章 函数
第五章 数组
第六章 指针
第七章 导出数据类型和位运算
第八章 文件处理
第九章 数据结构
……
第二部分 C++语言程序设计
第十二章 C++概述
第十三章 C++和面向对象编程
附录A 运算符的优先级
附录B 在Visual C++中编译C程序
附录C 习题解答
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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这本《C/C++程序设计培训教程》真是让人眼前一亮,尤其是对于我这种刚接触编程不久的新手来说,简直是打开了一扇新世界的大门。它没有像很多教程那样上来就堆砌晦涩难懂的理论概念,而是用非常生动形象的例子,将C和C++这两门语言的核心思想娓娓道来。比如,它在讲解指针和引用时,不是干巴巴地给出定义,而是通过生活中的类比,比如钥匙和门禁卡的角色差异,让我瞬间就明白了它们在内存管理中的实际作用。这本书的结构设计得非常巧妙,从最基础的变量、控制流开始,逐步深入到面向对象的设计思想,每一步都衔接得自然流畅,让人在学习新知识的同时,能够不断巩固旧有的理解。我尤其喜欢它在章节末尾设置的“思考与实践”环节,它迫使我去主动思考,而不是被动接受知识,这对于培养编程思维至关重要。

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这本书的排版和用词风格非常独特,给我一种很“学院派”但又不失亲和力的感觉。它在讲解那些容易混淆的概念时,比如值语义和引用语义的差异,使用了非常精确的术语,同时辅以大量流程图和示意图来辅助理解,这大大降低了阅读门槛。我特别欣赏它对标准库(STL)的介绍部分,讲解得极其细致,不只是罗列了容器和算法的功能,更深入剖析了它们背后的时间复杂度分析。这对于我日后在性能敏感的场景下做出正确的技术选型至关重要。这本书给我的感觉是,它不是一本面向速成的“速查手册”,而是一本需要投入时间去“研读”和“实践”的专业参考书,它培养的是一种严谨的工程素养。

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我必须承认,一开始我对这本教材抱有很大的期待,毕竟现在市面上的C/C++书籍汗牛充栋,真正能做到深入浅出、兼顾广度和深度的却屈指可数。然而,当我真正翻阅这本书时,我发现它在底层细节的阐述上,展现出一种令人敬佩的严谨性。它对内存的分配和回收机制,尤其是C++中的RAII(资源获取即初始化)原则的讲解,远比我之前看过的任何一本教材都要透彻。书中不仅仅告诉你“怎么做”,更重要的是解释了“为什么这么做”以及“不这么做会有什么后果”。这种对“为什么”的执着探索,让我在面对复杂的系统编程问题时,不再是盲目地调用API,而是能够从底层逻辑去推导和优化代码。对于希望从初级程序员向高级工程师迈进的读者来说,这本书无疑是提供了宝贵的底层视角。

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说实话,这本书的阅读体验是充满挑战性的,但绝不是枯燥无味的。它的内容密度非常高,几乎每一个段落都蕴含着重要的信息,需要我反复咀嚼。我发现它在面向对象设计模式的引入上,采取了一种“先应用,后理论”的策略,这对于我们这些实践派的开发者来说非常友好。书中通过一个实际的项目案例贯穿始终,从最初的简单过程化结构,逐步重构和演化为复杂的类体系,读者可以清晰地看到设计决策是如何影响代码的可维护性和扩展性的。虽然某些章节的习题难度设置得相当高,常常需要我借助Google和Stack Overflow来辅助理解,但这恰恰体现了这本书的价值所在——它没有将知识喂到嘴里,而是提供了一个足够坚固的跳板,让我得以去探索更广阔的技术海洋。

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与其他注重华而不实特效的教程相比,《C/C++程序设计培训教程》的价值在于其深厚的内功。它没有过多关注最新的C++特性(比如C++20的一些花哨功能),而是将重点牢牢锁定在C++98/03/11这些最稳定、最核心的基石上。在我看来,这才是真正的“培训”——打好地基才能建起摩天大楼。书中对模板元编程的介绍部分,虽然篇幅不长,但讲解的清晰度令人印象深刻,它没有试图将模板变成一门独立的语言,而是将它定位为实现泛型编程的强大工具。总而言之,这本书更像是一位经验丰富、要求严格的导师,它不会轻易给你答案,但会引导你找到通往答案的最优化路径。

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