现代C++探秘

出版者:电子工业出版社

作者:Peter Gottschling

页数:456

出版时间:2017-4

价格:108.00元

装帧:平装

isbn号码:9787121308543

丛书系列:原味精品书系

具体描述

如今科学工程项目越来越大、越来越复杂，许多项目都采用 C++编程语言来完成。《现代C++探秘：编码、工程与科研必修（基于C++ 14）（英文版）》深入介绍了基于 C++编程语言高级功能的复杂方法，旨在帮助您快速入门，实现如表达式模板之类的高级技术。您还将学习如何使用 C++编程语言的强大类库：标准模板库（ STL）以及用于算法、线性代数、微分方程、图形的科学类库。《现代C++探秘：编码、工程与科研必修（基于C++ 14）（英文版）》演示了如何使用面向对象、泛型编程、元编程和过程技术来编写清晰明了、富有表达力的软件。当您学完《现代C++探秘：编码、工程与科研必修（基于C++ 14）（英文版）》，将掌握如何使用 C++编程语言来编写高质量、高性能的软件。

作者简介

Peter Gottschling 热衷于编写前沿的科学计算软件，他希望他的热情也能感染读者。因为职业的缘故他编写了 MTL4（矩阵模板库 4），同时也是 Boost Graph Library 的作者之一。他曾在多个 C++ 课程和专业培训中分享过开发经验，并撰写了本书。

他是 C++ 标准委员会成员，德国程序语言标准委员会副主席，也是德累斯顿 C++ 用户组的创始人。他年轻时在德累斯顿工业大学就读，同时在数学和计算机科学专业上达到了学士水平，并最终获得了计算机科学的博士学位。莱比锡建城一千年时，他离开了学术机构，回到了他最爱的故乡莱比锡，创建了自己的公司 SimuNova。

他已婚并育有四名子女。

目录信息

Preface V
NNNN C++ V
Reasons to Read This Book VI
The Beauty and the Beast VI
Languages in Science and Engineering VIII
Typographical Conventions IX
Acknowledgments XI
About the Author XII
Chapter 1 C++ Basics 1
1.1 Our First Program 1
1.2 Variables 3
1.2.1 Constants 5
1.2.2 Literals 6
1.2.3 Non-narrowing Initialization 7
1.2.4 Scopes 8
1.3 Operators 10
1.3.1 Arithmetic Operators 11
1.3.2 Boolean Operators 14
1.3.3 Bitwise Operators 15
1.3.4 Assignment 15
1.3.5 Program Flow 16
1.3.6 Memory Handling 17
1.3.7 Access Operators 17
1.3.8 Type Handling 17
1.3.9 Error Handling 18
1.3.10 Overloading 18
1.3.11 Operator Precedence 18
1.3.12 Avoid Side Effects! 18
1.4 Expressions and Statements 21
1.4.1 Expressions 21
1.4.2 Statements 21
1.4.3 Branching 22
1.4.4 Loops 24
1.4.5 goto 27
1.5 Functions 28
1.5.1 Arguments 28
1.5.2 Returning Results 30
1.5.3 Inlining 31
1.5.4 Overloading 31
1.5.5 main Function 33
1.6 Error Handling 34
1.6.1 Assertions 34
1.6.2 Exceptions 35
1.6.3 Static Assertions 40
1.7 I/O 40
1.7.1 Standard Output 40
1.7.2 Standard Input 41
1.7.3 Input/Output with Files 41
1.7.4 Generic Stream Concept 42
1.7.5 Formatting 43
1.7.6 Dealing with I/O Errors 44
1.8 Arrays, Pointers, and References 47
1.8.1 Arrays 47
1.8.2 Pointers 49
1.8.3 Smart Pointers 51
1.8.4 References 55
1.8.5 Comparison between Pointers and References 55
1.8.6 Do Not Refer to Outdated Data! 55
1.8.7 Containers for Arrays 56
1.9 Structuring Software Projects 58
1.9.1 Comments 59
1.9.2 Preprocessor Directives 60
1.10 Exercises 63
1.10.1 Age 63
1.10.2 Arrays and Pointers 64
1.10.3 Read the Header of a Matrix Market File 64
Chapter 2 Classes 65
2.1 Program for Universal Meaning Not for Technical Details 65
2.2 Members 67
2.2.1 Member Variables 67
2.2.2 Accessibility 68
2.2.3 Access Operators 70
2.2.4 The Static Declarator for Classes 70
2.2.5 Member Functions 71
2.3 Setting Values: Constructors and Assignments 72
2.3.1 Constructors 72
2.3.2 Assignment 81
2.3.3 Initializer Lists 82
2.3.4 Uniform Initialization 83
2.3.5 Move Semantics 85
2.4 Destructors 89
2.4.1 Implementation Rules 89
2.4.2 Dealing with Resources Properly 90
2.5 Method Generation R´esum´e 95
2.6 Accessing Member Variables 96
2.6.1 Access Functions 96
2.6.2 Subscript Operator 97
2.6.3 Constant Member Functions 98
2.6.4 Reference-Qualified Members 99
2.7 Operator Overloading Design 100
2.7.1 Be Consistent! 101
2.7.2 Respect the Priority 101
2.7.3 Member or Free Function 102
2.8 Exercises 104
2.8.1 Polynomial 104
2.8.2 Move Assignment 104
2.8.3 Initializer List 105
2.8.4 Resource Rescue 105
Chapter 3 Generic Programming 107
3.1 Function Templates 107
3.1.1 Instantiation 108
3.1.2 Parameter Type Deduction 109
3.1.3 Dealing with Errors in Templates 113
3.1.4 Mixing Types 113
3.1.5 Uniform Initialization 115
3.1.6 Automatic return Type 115
3.2 Namespaces and Function Lookup 115
3.2.1 Namespaces 115
3.2.2 Argument-Dependent Lookup 118
3.2.3 Namespace Qualification or ADL 122
3.3 Class Templates 123
3.3.1 A Container Example 124
3.3.2 Designing Uniform Class and Function Interfaces 125
3.4 Type Deduction and Definition 131
3.4.1 Automatic Variable Type 131
3.4.2 Type of an Expression 132
3.4.3 decltype(auto) 133
3.4.4 Defining Types 134
3.5 A Bit of Theory on Templates: Concepts 136
3.6 Template Specialization 136
3.6.1 Specializing a Class for One Type 137
3.6.2 Specializing and Overloading Functions 139
3.6.3 Partial Specialization 141
3.6.4 Partially Specializing Functions 142
3.7 Non-Type Parameters for Templates 144
3.8 Functors 146
3.8.1 Function-like Parameters 148
3.8.2 Composing Functors 149
3.8.3 Recursion 150
3.8.4 Generic Reduction 153
3.9 Lambda 154
3.9.1 Capture 155
3.9.2 Capture by Value 156
3.9.3 Capture by Reference 157
3.9.4 Generalized Capture 158
3.9.5 Generic Lambdas 159
3.10 Variadic Templates 159
3.11 Exercises 161
3.11.1 String Representation 161
3.11.2 String Representation of Tuples 161
3.11.3 Generic Stack 161
3.11.4 Iterator of a Vector 162
3.11.5 Odd Iterator 162
3.11.6 Odd Range 162
3.11.7 Stack of bool 162
3.11.8 Stack with Custom Size 163
3.11.9 Deducing Non-type Template Arguments 163
3.11.10Trapezoid Rule 163
3.11.11 Functor 164
3.11.12Lambda 164
3.11.13 Implement make_unique 164
Chapter 4 Libraries 165
4.1 Standard Template Library 165
4.1.1 Introductory Example 166
4.1.2 Iterators 166
4.1.3 Containers 171
4.1.4 Algorithms 179
4.1.5 Beyond Iterators 185
4.2 Numerics 186
4.2.1 Complex Numbers 186
4.2.2 Random Number Generators 189
4.3 Meta-programming 198
4.3.1 Limits 198
4.3.2 Type Traits 200
4.4 Utilities 202
4.4.1 Tuple 202
4.4.2 function 205
4.4.3 Reference Wrapper 207
4.5 The Time Is Now 209
4.6 Concurrency 211
4.7 Scientific Libraries Beyond the Standard 213
4.7.1 Other Arithmetics 214
4.7.2 Interval Arithmetic 214
4.7.3 Linear Algebra 214
4.7.4 Ordinary Differential Equations 215
4.7.5 Partial Differential Equations 215
4.7.6 Graph Algorithms 215
4.8 Exercises 215
4.8.1 Sorting by Magnitude 215
4.8.2 STL Container 216
4.8.3 Complex Numbers 216
Chapter 5 Meta-Programming 219
5.1 Let the Compiler Compute 219
5.1.1 Compile-Time Functions 219
5.1.2 Extended Compile-Time Functions 221
5.1.3 Primeness 223
5.1.4 How Constant Are Our Constants? 225
5.2 Providing and Using Type Information 226
5.2.1 Type Traits 226
5.2.2 Conditional Exception Handling 229
5.2.3 A const-Clean View Example 230
5.2.4 Standard Type Traits 237
5.2.5 Domain-Specific Type Properties 237
5.2.6 enable-if 239
5.2.7 Variadic Templates Revised 242
5.3 Expression Templates 245
5.3.1 Simple Operator Implementation 245
5.3.2 An Expression Template Class 248
5.3.3 Generic Expression Templates 251
5.4 Meta-Tuning: Write Your Own Compiler Optimization 253
5.4.1 Classical Fixed-Size Unrolling 254
5.4.2 Nested Unrolling 257
5.4.3 Dynamic Unrolling–Warm-up 263
5.4.4 Unrolling Vector Expressions 265
5.4.5 Tuning an Expression Template 266
5.4.6 Tuning Reduction Operations 269
5.4.7 Tuning Nested Loops 276
5.4.8 Tuning R´esum´e 282
5.5 Exercises 283
5.5.1 Type Traits 283
5.5.2 Fibonacci Sequence 283
5.5.3 Meta-Program for Greatest Common Divisor 283
5.5.4 Vector Expression Template 284
5.5.5 Meta-List 285
Chapter 6 Object-Oriented Programming 287
6.1 Basic Principles 287
6.1.1 Base and Derived Classes 288
6.1.2 Inheriting Constructors 291
6.1.3 Virtual Functions and Polymorphic Classes 292
6.1.4 Functors via Inheritance 297
6.2 Removing Redundancy 298
6.3 Multiple Inheritance 299
6.3.1 Multiple Parents 300
6.3.2 Common Grandparents 301
6.4 Dynamic Selection by Sub-typing 306
6.5 Conversion 308
6.5.1 Casting between Base and Derived Classes 309
6.5.2 const-Cast 313
6.5.3 Reinterpretation Cast 313
6.5.4 Function-Style Conversion 314
6.5.5 Implicit Conversions 315
6.6 CRTP 316
6.6.1 A Simple Example 316
6.6.2 A Reusable Access Operator 318
6.7 Exercises 320
6.7.1 Non-redundant Diamond Shape 320
6.7.2 Inheritance Vector Class 320
6.7.3 Clone Function 320
Chapter 7 Scientific Projects 321
7.1 Implementation of ODE Solvers 321
7.1.1 Ordinary Differential Equations 321
7.1.2 Runge-Kutta Algorithms 323
7.1.3 Generic Implementation 325
7.1.4 Outlook 331
7.2 Creating Projects 332
7.2.1 Build Process 333
7.2.2 Build Tools 337
7.2.3 Separate Compilation 340
7.3 Some Final Words 345
Appendix A Clumsy Stuff 347
A.1 More Good and Bad Scientific Software 347
A.2 Basics in Detail 353
A.2.1 More about Qualifying Literals 353
A.2.2 static Variables 355
A.2.3 More about if 355
A.2.4 Duff’s Device 357
A.2.5 More about main 357
A.2.6 Assertion or Exception? 358
A.2.7 Binary I/O 359
A.2.8 C-Style I/O 360
A.2.9 Garbarge Collection 360
A.2.10 Trouble with Macros 361
A.3 Real-World Example: Matrix Inversion 362
A.4 Class Details 371
A.4.1 Pointer to Member 371
A.4.2 More Initialization Examples 372
A.4.3 Accessing Multi-dimensional Arrays 373
A.5 Method Generation 375
A.5.1 Controlling the Generation 377
A.5.2 Generation Rules 378
A.5.3 Pitfalls and Design Guides 383
A.6 Template Details 386
A.6.1 Uniform Initialization 386
A.6.2 Which Function Is Called? 386
A.6.3 Specializing for Specific Hardware 389
A.6.4 Variadic Binary I/O 390
A.7 Using std::vector in C++03 391
A.8 Dynamic Selection in Old Style 392
A.9 Meta-Programming Details 392
A.9.1 First Meta-Program in History 392
A.9.2 Meta-Functions 394
A.9.3 Backward-Compatible Static Assertion 396
A.9.4 Anonymous Type Parameters 397
A.9.5 Benchmark Sources of Dynamic Unrolling 400
A.9.6 Benchmark for Matrix Product 401
Appendix B Programming Tools 403
B.1 gcc 403
B.2 Debugging 404
B.2.1 Text-Based Debugger 404
B.2.2 Debugging with Graphical Interface: DDD 406
B.3 Memory Analysis 408
B.4 gnuplot 409
B.5 Unix, Linux, and Mac OS 411
Appendix C Language Definitions 413
C.1 Value Categories 413
C.2 Operator Overview 413
C.3 Conversion Rules 416
C.3.1 Promotion 416
C.3.2 Other Conversions 416
C.3.3 Usual Arithmetic Conversions 417
C.3.4 Narrowing 418
Bibliography 419
Index 423
· · · · · · (收起)

用户评价

这本书的深度绝对不是盖的，它真正触及了C++语言设计哲学的一些核心问题。我特别关注了其中关于类型系统和泛型编程的那一部分，发现作者对SFINAE、Concepts这些高级特性的阐述，比我之前看过的任何资料都要透彻和系统。它不仅仅是告诉你这些技术是什么，更重要的是告诉你，在设计大型、可维护的库时，应该如何运用这些工具来构建健壮的接口。我能感觉到，这本书的目标读者显然是那些不满足于仅仅使用C++标准库的开发者，而是希望深入理解并能够驾驭语言本身的人。阅读它就像是进行一次思维的重塑，迫使你用更严谨、更抽象的视角去审视自己的代码结构。

拿到这本书后，我的第一感受是它的印刷质量非常棒，纸张的质感很舒服，长时间阅读眼睛也不会太累。我随手翻了几页，发现书中的代码示例非常规范，注释也很到位，这对于我们这些需要经常在实践中学习的工程师来说太重要了。很多技术书的代码要么太简单，要么又冗长得让人抓狂，但这本的示例代码恰到好处，既能展示复杂概念，又不会让人迷失在不必要的细节里。我特别注意到它在讲解现代C++特性时，不是简单地介绍“有什么新功能”，而是深入剖析了“为什么需要这个功能”，以及它在实际工程中如何解决老版本C++的痛点。这种追根溯源的讲解方式，让我对新标准的引入有了更深刻的认同感，感觉自己不再是盲目追随潮流，而是真正掌握了工具的精髓。

说实话，刚开始我对学习“探秘”这个主题有点犹豫，总觉得太偏理论，怕读起来枯燥乏味。但是这本书的行文风格出乎意料地流畅且富有洞察力。作者似乎非常懂得读者的困惑点在哪里，总能在关键的转折处提供非常精妙的比喻或者类比，把那些抽象的内存模型、并发机制讲得清晰明了。我特别喜欢它在讨论性能优化时，没有停留在“快”这个概念上，而是细致地分析了不同编译器优化策略背后的原理，这让我对程序运行的底层机制有了更具象的认识。这种把理论和实战紧密结合的叙事方式，让阅读过程充满了发现的乐趣，感觉自己像是在跟着一位经验丰富的大师在代码世界里漫步，随时都能获得宝贵的经验之谈。

哇，这本书的封面设计真是吸引眼球，色彩搭配既现代又不失稳重，一看就知道是本硬核的技术书籍。我本来对C++的理解还停留在一些基础语法层面，总觉得它复杂又难以下手，但这本书的目录结构和排版方式，给我的感觉是逻辑清晰、层层递进。尤其是关于模板元编程那几个章节的标题，就让我感到一种挑战的乐趣，仿佛预示着这是一次深入C++内核的探险。我特别期待它能把我从“知道C++语法”提升到“理解C++设计思想”的阶段。这本书的厚度也相当可观，这通常意味着内容详实、案例丰富，不是那种浮于表面的工具书，而是真正能沉下心来啃读的宝典。光是翻阅目录，就已经能感受到作者在知识体系构建上的匠心独运，绝对不是随便堆砌知识点那么简单。

这本书的价值不仅仅在于提供了知识，更在于它构建了一种高级的思维框架。它没有给我任何现成的“答案”，而是通过严密的逻辑推导，引导我去思考“为什么是这样设计”。尤其是关于资源管理和RAII模式的深入探讨，让我重新审视了过去那些简单粗暴的错误处理方式。这本书的排版也十分友好，图表清晰，关键概念都有高亮标注，非常适合用来做后续的复习和查阅。读完之后，我感觉自己对C++这门“老而弥坚”的语言，有了一种焕然一新的敬畏感和掌控感。它绝对是我书架上那本未来几年都会常翻常新的参考书，每次重温，都会有新的领悟，这才是顶级技术书籍的价值所在。

讲解现代 C++，作者是 MTL4 的开发者之一，很有参考价值。

最好用的c++入门书。同时也是进阶书。

讲解现代 C++，作者是 MTL4 的开发者之一，很有参考价值。

讲解现代 C++，作者是 MTL4 的开发者之一，很有参考价值。

最好用的c++入门书。同时也是进阶书。