C++: An Introduction to Computing

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isbn号码:9780023694028
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具体描述

C++:编程世界的基石与未来 《C++:编程世界的基石与未来》并非一本单纯的技术手册,它是一场深入的探索,一次对驱动现代计算核心力量的追溯与展望。这本书旨在揭示C++这门语言的深层魅力,理解其为何能在过去数十年间始终屹立于编程技术的巅峰,并继续在高性能计算、游戏开发、系统软件、嵌入式系统乃至新兴的人工智能领域扮演着不可或缺的角色。 穿越时空的语言演进:从C到C++的蜕变 本书将首先带您追溯C++的起源,深入理解它如何从功能强大的C语言的基础上,通过引入面向对象的思想,实现了质的飞跃。我们将详细解析C++在C的基础上进行的创新,例如类(Class)、对象(Object)、封装(Encapsulation)、继承(Inheritance)和多态(Polymorphism)等核心概念。这不仅仅是语法层面的介绍,更是对这些概念如何改变我们组织和设计大型软件的深刻阐述。您将理解,面向对象编程范式如何帮助开发者构建更模块化、更易于维护和扩展的代码,从而应对日益复杂的软件工程挑战。 性能的极致追求:C++的低层控制力 C++最显著的优势之一在于其对底层硬件的强大控制力,以及由此带来的卓越性能。本书将详细探讨C++如何允许程序员直接管理内存(如指针和引用),直接操作硬件寄存器,以及如何通过精细的优化策略来榨取每一丝计算潜力。我们将深入研究诸如内存管理技术(栈、堆、全局变量)、手动内存分配与释放、以及RAII(Resource Acquisition Is Initialization)模式等。这些都是理解C++为何成为高性能计算首选语言的关键。此外,本书还会触及C++如何通过模板元编程(Template Metaprogramming)在编译时执行复杂的计算和代码生成,从而进一步提升运行时效率。 现代C++的革新与演进:拥抱效率与安全性 随着时代的发展,C++也在不断地自我革新。本书将重点介绍C++标准在过去十几年中的重大更新,例如C++11、C++14、C++17、C++20乃至最新的C++23所带来的革命性变化。您将了解到诸如智能指针(Smart Pointers)、Lambda表达式、右值引用(Rvalue References)、移动语义(Move Semantics)、范围for循环(Range-based for loops)、`auto`关键字、并发支持(`std::thread`, `std::mutex`)以及模块(Modules)等现代C++特性。这些特性极大地提高了代码的安全性、可读性和开发效率,使得C++在保持高性能的同时,也变得更加易于使用和维护。本书将通过大量的实例,清晰地展示这些新特性的强大威力及其在实际项目中的应用。 数据结构与算法的实现:C++的实践舞台 任何编程语言的价值都离不开其在解决实际问题中的应用。本书将把C++作为实现高效数据结构和算法的强大工具。我们不会局限于理论,而是会深入到如何使用C++的特性来构建各种经典数据结构,如链表、栈、队列、树(二叉树、AVL树、红黑树)、图以及哈希表等。同时,我们也会探讨如何用C++实现诸如排序算法(冒 dihasil)、搜索算法(二分查找)、图算法(Dijkstra、Floyd-Warshall)以及动态规划等。本书将强调如何通过C++的面向对象特性和模板机制,设计出可重用、高效且易于理解的数据结构和算法库。 并发与并行编程:驾驭多核时代的挑战 在多核处理器已成为主流的今天,并发与并行编程能力至关重要。C++提供了丰富的工具来处理这一挑战。本书将系统地介绍C++在并发编程方面的支持,包括线程的创建与管理、互斥锁(Mutexes)、条件变量(Condition Variables)、原子操作(Atomic Operations)以及线程局部存储(Thread-local Storage)等。更进一步,我们将探讨如何利用C++的标准库和第三方库(如OpenMP、TBB)来实现并行计算,从而充分发挥多核处理器的强大能力,解决大规模数据处理、科学计算等领域的性能瓶颈。 泛型编程的魔力:模板的力量 模板是C++最独特也最强大的特性之一。本书将深入剖析模板的工作原理,包括函数模板和类模板。您将理解泛型编程(Generic Programming)如何通过编写能够处理多种数据类型的通用代码,极大地提高了代码的复用性和灵活性。我们将探讨模板特化(Template Specialization)、模板继承(Template Inheritance)以及模板元编程在编译期优化中的应用。通过学习模板,您将能够编写出高度抽象、高效且类型安全的代码,这是许多现代C++框架和库的核心竞争力。 现代软件工程中的C++:架构、设计与最佳实践 《C++:编程世界的基石与未来》不仅仅关注语言本身,更将目光投向C++在现代软件工程中的实际应用。本书将探讨如何利用C++进行大型、复杂系统的架构设计,以及如何运用设计模式(Design Patterns)来解决常见的软件设计问题。我们将深入讨论代码的可维护性、可测试性和可扩展性,并介绍C++在单元测试、集成测试等方面的常用工具和方法。此外,本书还将涵盖构建系统(如CMake)、版本控制(如Git)以及调试工具(如GDB, Visual Studio Debugger)等开发流程中的关键环节,帮助读者构建起一套完整的C++开发流程。 C++的未来展望:人工智能、物联网与云计算 C++的生命力远未终结,它正在积极拥抱新兴技术领域。本书将对C++在人工智能(AI)、机器学习(ML)、物联网(IoT)以及云计算等前沿领域的应用进行展望。您将了解到C++如何成为AI框架(如TensorFlow, PyTorch)的底层实现语言,如何为资源受限的嵌入式设备提供高性能的解决方案,以及如何在云原生环境中发挥其优势。通过对这些新兴领域的探讨,本书旨在激发读者对C++未来潜力的无限想象,并鼓励他们投身于推动技术发展的浪潮。 结语 《C++:编程世界的基石与未来》是一本面向所有渴望深入理解编程本质、追求极致性能、并希望在瞬息万变的科技领域中占据一席之地的读者的书籍。它是一次对C++语言深邃内涵的挖掘,是对其强大生命力的赞颂,更是对未来计算世界的一次深度探索。本书将为您打开一扇通往高性能、高效率、高安全性的编程世界的大门,为您在未来的技术道路上铺就坚实的基石。

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如果说有什么地方可以挑剔的话,那就是对于标准库(Standard Library)的介绍略显保守。虽然这种稳扎稳打的做法保证了初学者不会被海量的功能淹没,但对于渴望快速上手现代C++特性的读者,可能会觉得节奏稍慢。不过话说回来,这本书的定位显然是“An Introduction”,它成功地为后续的学习打下了坚实的基石。在书的后半部分,作者终于开始触及C++11/14的一些新特性,比如`auto`关键字和范围`for`循环。但即便在这里,作者也极其审慎,首先用大量篇幅解释了传统循环和迭代器的工作原理,确保读者理解了背后的机制,才引入现代化的语法糖。这种“先知其然,后知其所以然”的教学思路,体现了作者深厚的教育功底。此外,书中的排版和插图质量也值得称赞,代码块清晰易读,关键概念的总结框(Summary Box)设置得恰到好处,便于考前快速回顾知识点。

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总而言之,这是一本真正意义上为“想学好”编程的人准备的书。它不是一本快速速查手册,也不是一本充满花哨特技的展示集。它更像是一份精心打磨的学徒指南,它要求你停下来思考,要求你亲手去构建逻辑,而不是简单地复制粘贴。这本书的价值在于它塑造了一种严谨、清晰、注重细节的编程习惯。读完这本书,我感觉自己不再是那个只会输入字符的“码农”,而是对计算机如何执行我的指令有了更深层次的理解。特别是它对“资源管理”的初步介绍,虽然没有深入到RAII的复杂细节,但已经在我心中埋下了“关注内存和生命周期”的种子。对于任何想要认真学习C++这门强大而复杂的语言的初学者,我毫不犹豫地推荐这本书。它提供了一个稳定、可靠且富有启发性的起点,让人有勇气去面对后续更具挑战性的编程世界。

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阅读这本书的过程,就像是跟着一位经验老到的导师在进行一对一的私塾教学。这本书的章节编排逻辑性极强,它非常注重知识点的“流动性”。比如,在讲完循环结构后,紧接着就引入了数组的概念,而不是像其他教材那样把它们割裂开来。这种设计的好处是,读者能立刻体会到为什么要学习数组——因为我们需要用循环来高效地处理一组数据。我特别喜欢其中关于函数和递归的部分,作者并没有将递归描述成一个高深莫测的魔术,而是通过一个经典的“汉诺塔”问题,辅以清晰的调用栈图解,将递归的精髓剖析得淋漓尽致。图解部分做得非常到位,细致到每一次函数调用和返回,屏幕上亮起的代码块和变化的数据状态,都让我感同身受。更难得的是,这本书在讲解完基础语法后,并没有立刻跳入指针和内存管理这些“劝退点”,而是先用整整一章的篇幅,专门讲解了如何使用调试器(Debugger)。作者手把手地教我们如何设置断点、单步执行和观察变量,这在我看来,比任何晦涩的理论都来得实在。掌握了调试技巧,编程中的挫败感会大大降低,让人更有信心去攻克后面的难关。

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这本书在代码示例的选择上,展现出了极高的品味和实用性。很多入门书籍的例子都停留在“计算两个数的和”或者“打印斐波那契数列”,这些虽然经典,但对培养实际工程能力帮助有限。然而,这本教材的习题和例程却紧密结合了现代计算的实际需求。例如,在介绍文件I/O时,它不是简单地演示如何读写文本文件,而是给出了一个小型日志文件的解析器框架,要求读者填充数据清洗的逻辑。这种“小项目驱动”的学习方式,极大地提升了我的成就感。此外,作者对于面向对象编程(OOP)的阐述,也远超出了教科书的范畴。书中对封装、继承和多态的讲解,始终与软件设计的SOLID原则挂钩,虽然读者可能还未深入学习设计模式,但已经潜移默化地接受了“好代码”的标准。我印象最深的是关于“抽象数据类型”的讨论,作者用一个模拟交通信号灯的例子,展示了如何通过类来精确地建模现实世界中的复杂对象,这对我后续学习数据结构和算法设计产生了深远的影响。

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这本书的封面设计真是令人眼前一亮,深邃的蓝色调搭配着简洁的白色字体,立刻就给人一种严谨又不失现代感的专业气息。我本是抱着试试看的心态拿起这本书的,毕竟市面上的入门级编程书籍汗牛充栋,真正能让人从零开始建立起清晰逻辑框架的却凤毛麟角。这本书最让我惊喜的是它对“计算思维”的强调,而不是单纯地罗列语法规则。在第一章中,作者并没有急于抛出复杂的代码示例,而是通过几个生活化的场景,引导读者去思考问题分解、抽象化和算法构建的过程。这种循序渐进的教学方式,对于我这种编程新手来说,简直是雪中送炭。它让我明白,编程不仅仅是敲击键盘,更是一种解决问题的思维模式的训练。作者在介绍完变量和基本数据类型后,巧妙地穿插了几个小型的逻辑谜题,要求我们用伪代码来尝试解决,这极大地激发了我探索底层逻辑的兴趣。相比于其他书籍上来就堆砌模板代码,这本书的引导性更强,让人感觉不是在“学”一门语言,而是在“掌握”一种新的思考工具。我尤其欣赏作者在关键概念讲解时所使用的类比,非常生动形象,即便是初次接触面向对象概念时,也能通过现实世界中的例子快速领会其精髓。

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