C++程序设计基础

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出版者:电子工业出版社
作者:黄迪明
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:2003-6
价格:37.0
装帧:简裝本
isbn号码:9787505387799
丛书系列:
图书标签:
  • C++
  • 程序设计
  • 基础
  • 入门
  • 编程
  • 计算机
  • 教材
  • 教学
  • 算法
  • 数据结构
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具体描述

C++程序设计基础,ISBN:9787505387799,作者:黄迪明主编

编程之道:从零构建现代软件系统 这是一本面向所有渴望掌握软件开发核心技能的读者的指南。它不侧重于某一特定语言的语法细节,而是聚焦于构建健壮、可维护和高效软件所必需的通用原则、设计哲学与底层机制。 我们将一同踏上一段深入计算机科学本质的旅程,理解程序如何在机器上真正运行,以及如何运用成熟的工程实践来驾驭日益复杂的软件需求。 第一部分:计算思维的基石 本部分旨在奠定坚实的理论基础,让读者明白“程序”的真正含义远超代码本身。 1. 机器的语言与抽象的层次: 我们将从冯·诺依曼架构出发,解析计算机硬件如何执行指令。深入探讨二进制、十六进制表示法,以及数据类型在内存中的物理布局。重点解析CPU的工作周期(取指、译码、执行、写回),以及指令集架构(ISA)如何将高级概念转化为机器可以理解的电信号。我们将探讨操作系统在抽象层次上如何管理资源,以及应用程序如何通过系统调用与内核交互。 2. 算法的艺术与效率分析: 算法是解决问题的蓝图。我们不仅会介绍排序(如归并排序、快速排序)和搜索(如二分查找、图遍历)的经典算法,更重要的是,我们将深入学习算法分析的严谨方法。这包括对时间复杂度和空间复杂度的精确度量,使用大O、$Omega$ 和 $Theta$ 符号来描述算法的渐进行为。我们将分析动态规划、贪心算法等高级范式,并探讨如何根据实际的硬件特性(如缓存局部性)来优化算法,实现“常数因子”级别的改进。 3. 数据结构的逻辑骨架: 数据结构是组织信息的有效容器。本部分将详细剖析线性结构(栈、队列、链表)和非线性结构(树、图、堆栈)。我们会详细探讨平衡二叉搜索树(如AVL树、红黑树)的旋转机制和维护平衡的策略。对于图结构,我们将全面覆盖最短路径算法(Dijkstra, Floyd-Warshall)和最小生成树算法(Prim, Kruskal),并结合实际应用场景(如网络路由、社交网络分析)来阐述其适用性。哈希表的冲突解决机制(开放寻址法与链地址法)的性能差异也将进行深入对比。 第二部分:软件工程与系统设计 软件的规模化和团队协作对设计提出了更高的要求。本部分关注如何构建“工程化”的软件。 4. 模块化与封装的哲学: 好的软件是相互独立的组件的集合。我们将探讨信息隐藏的原则,以及如何通过接口(Interface)而非实现(Implementation)进行交互。讨论不同层次的耦合与内聚,并分析如何使用命名空间、包管理系统来清晰地划分模块边界。本部分将涉及设计模式(如工厂、单例、观察者)如何作为成熟的解决方案模板,帮助我们在常见问题上快速达成稳健的结构。 5. 并发、并行与同步控制: 现代计算严重依赖多核处理能力。我们将深入探讨线程与进程的区别,以及它们在操作系统中的调度机制。重点在于如何安全地共享资源。我们将剖析竞态条件(Race Conditions)的成因,并详细介绍同步原语的使用,包括互斥锁(Mutexes)、信号量(Semaphores)和条件变量(Condition Variables)。关于死锁的检测、预防与避免策略,也将进行详尽的分析。对于更高性能的场景,我们将引入无锁(Lock-Free)数据结构的初步概念。 6. 内存管理与性能调优: 理解程序如何与物理内存交互是性能优化的关键。我们将解析虚拟内存系统,探讨分页(Paging)和分段(Segmentation)的工作原理。深入研究栈(Stack)和堆(Heap)的生命周期与分配策略,并剖析垃圾回收(Garbage Collection)机制(无论是自动的还是手动的)如何影响程序运行时的延迟和吞吐量。我们将介绍性能分析工具(Profiler)的使用方法,指导读者定位热点代码和内存泄漏。 第三部分:现代系统交互与实践 软件并非孤立存在,它需要与外部环境、文件系统和网络进行交互。 7. 文件系统与持久化存储: 本部分讲解数据如何从易失性内存转移到永久存储。我们将探讨文件I/O的基本操作(读/写/定位),并分析不同文件系统的设计哲学(如日志结构、写入时复制)。我们将比较块存储(如磁盘)和流式存储的特性,并介绍序列化与反序列化的技术,以便于在不同系统间传输复杂数据结构(如使用JSON、Protocol Buffers等)。 8. 网络基础与分布式概念: 理解网络协议栈是构建任何分布式应用的前提。我们将从OSI或TCP/IP模型的角度审视通信过程,重点解析TCP的可靠性保证(三次握手、慢启动、拥塞控制)和UDP的无连接特性。我们将实践Socket编程,理解端口、地址解析(DNS)以及HTTP协议的基本请求/响应周期。对于分布式系统,我们将讨论一致性模型(如最终一致性)和远程过程调用(RPC)的基本架构。 9. 软件测试与质量保证: 高质量的软件必须经过严格的验证。我们将区分单元测试、集成测试和系统测试的范围和目的。深入讨论测试驱动开发(TDD)的实践流程,以及如何设计可测试的代码——即那些依赖项易于隔离和模拟(Mocking/Stubbing)的结构。此外,我们将探讨断言(Assertions)在开发阶段的作用,以及构建和持续集成(CI)流程在自动化质量控制中的核心地位。 目标读者: 本书适合于已经掌握了某一门编程语言基础语法,但渴望理解其背后原理、追求卓越工程实践的开发者。无论您的背景是计算机科学专业学生、寻求职业转型的工程师,还是希望深化自身技能的资深程序员,本书都将为您提供一套完整且深入的系统化知识框架。学习完本书,您将不再仅仅是代码的编写者,而是软件系统的设计者和架构师。

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读后感

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用户评价

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这本书的书名是《C++程序设计基础》,但读完之后,我感觉它的内容更像是一本高级算法与数据结构面试宝典,而不是入门级的C++教材。书中对内存模型的讲解细致入微,甚至深入到了底层硬件交互的层面,对于一个刚接触C++的读者来说,这无疑是一座难以逾越的高山。举例来说,它花费了整整三个章节来剖析RAII在不同并发场景下的细微差别,并且引用了大量的现代C++特性(C++20/23)作为基础进行推导,完全没有顾及初学者对基本语法和面向对象概念的掌握程度。我尝试着去理解书中关于模板元编程的部分,但那更像是深入研究编译器的内部机制,而不是学习如何写出清晰、可维护的代码。对于期望从这本书中学习到如何构建一个简单命令行应用或者理解类、对象基础概念的读者,这本书显然会带来巨大的挫败感。它更适合有一定C++基础,并且目标是成为系统级程序员或编译器开发者的人群。

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这本书的定价相当高昂,我原本期望它能提供一些关于现代C++标准库(STL)的高效使用指南,特别是关于并发容器和原子操作的实际案例。结果,它只在附录中用几页篇幅蜻蜓点地址了`std::thread`的使用,随后便跳跃到了如何手动实现一个低延迟的内存池。书中对标准库的理解似乎停留在C++11的早期阶段,对于C++17引入的诸多便利特性,如`std::optional`或结构化绑定,几乎没有涉及,这使得书中示例代码显得陈旧且冗余。我试图从中寻找如何利用标准库提供的抽象来简化日常任务的方法,但这本书似乎更推崇“亲手重写一切”的理念。这种对底层“手搓”的迷恋,使得它在教授如何高效利用现代工具链方面显得力不从心,对于追求开发效率的现代程序员来说,这本书提供的价值非常有限。

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我花了几个周末的时间来研读这本书,希望能从中找到一些关于软件工程实践的真知灼见,特别是关于大型项目结构和设计模式的实际应用。然而,这本书的内容似乎完全聚焦于语言特性的极致挖掘和性能调优的各个微小角落。例如,书中关于`constexpr`和`consteval`的对比分析,其深度已经超出了日常应用的需求,更像是一篇学术论文的节选。关于实际的I/O操作、文件系统交互、或者网络编程基础,书中几乎是只字未提,仿佛这些对于一个“真正的”C++程序员来说是不屑一顾的玩具。我尤其失望的是,在谈及面向对象设计时,它只是用极其简化的例子解释了继承和多态,随后便迅速转向了更晦涩的内存布局和对齐问题。对于一个希望通过这本书建立起完整软件开发视野的读者来说,它提供的视角过于狭隘和偏执。

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坦白说,这本书的装帧和排版非常精美,纸张质量也无可挑剔,但内容本身却让我感到一种强烈的“作者的狂欢”与读者的脱节。它似乎是作者多年积累的个人笔记和“黑魔法”的集合,而非一个结构化的教学大纲。书中对异常处理的讲解异常简洁,一笔带过,但这在我看来却是重大的疏漏,对于构建健壮的应用程序至关重要。相反,它却用大量的篇幅讨论了如何通过非标准的编译器扩展来实现某种特定的内存布局优化,这种做法在跨平台开发中几乎是灾难性的。我阅读的体验更像是偷窥了一位顶尖专家的私人草稿,充满了高度专业化的术语和假设读者已经掌握了所有前置知识的傲慢。如果这本书的目标是普及C++,那它无疑是失败的,因为它完全没有提供一座平稳的桥梁,而是直接将读者扔到了深水区。

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阅读过程中,我强烈感受到作者对于“纯粹的性能”有着近乎宗教般的执着,但这常常是以牺牲代码的可读性和可维护性为代价的。书中随处可见大量的位操作技巧和指针算术,这些在某些特定的嵌入式场景或许有用,但在构建一个需要多人协作、长期维护的商业软件时,这些技巧无异于“代码的迷魂阵”。例如,书中用三页篇幅解释了如何通过调整成员变量的顺序来优化缓存行填充,却没有提供一个清晰的章节来讨论如何使用面向对象原则来解耦模块间的依赖关系。我原本期待学习如何写出清晰的接口和健壮的边界条件,但这本书更像是一本关于如何榨干每一滴CPU周期的“内功心法”。对于那些渴望写出优雅、清晰代码的编程新手而言,这本书的内容不仅枯燥,而且可能会误导他们形成一种过度工程化和不必要的底层优化的不良习惯。

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