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出版者:第1版 (2004年9月1日)

作者:吕涛

出品人:

页数:144

译者:

出版时间:2004-9

价格:12.50元

装帧:平装

isbn号码:9787564003142

丛书系列:

图书标签:

• 计算机基础
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• 编程入门
• 基础知识
• 实践教学

《现代编程语言原理与实践》 内容概述： 本书旨在深入探讨现代编程语言的设计哲学、核心机制及其在实际工程中的应用。全书结构严谨，内容涵盖了从底层概念到高级抽象的多个层面，力求为读者提供一个全面而深入的视角，理解不同编程范式如何影响软件的构建和维护。 第一部分：编程语言的基础与范式 第一章：计算模型与形式语言基础 本章首先回顾了图灵机、$lambda$-演算等经典的计算模型，作为理解所有现代编程语言理论基础的起点。在此基础上，我们将深入剖析形式语言理论，包括上下文无关文法（CFG）在描述程序结构中的作用，以及正则表达式和有限自动机在词法分析中的应用。重点讨论了不同计算模型之间的等价性与局限性，为后续章节中讨论语言特性对计算能力的影响奠定理论基础。 第二章：类型系统的深度探究 类型系统是现代编程语言健壮性的基石。本章将详细阐述静态类型与动态类型系统的差异、优势与劣势。我们将引入 Hindley-Milner 类型推导系统，解析其在实现自动类型推断中的关键作用。随后，内容将扩展到更复杂的类型特性，如依赖类型（Dependent Types）的哲学意义及其在形式化验证中的潜力，以及类型类（Type Classes）在实现多态性和泛型编程中的工程实践。关于类型安全性、逃逸分析和类型错误的识别与预防，将结合实际案例进行深入分析。 第三章：程序控制流与执行模型 本章聚焦于程序如何在机器上被执行。我们将对比命令式（Imperative）语言中的顺序执行、分支和循环结构，以及函数式（Functional）语言中对副作用的严格控制。重点分析了递归、尾递归优化、延续（Continuations）的概念，以及它们如何影响程序的性能和可维护性。此外，本章还将探讨并发模型，包括基于消息传递（Actor Model）、共享内存（Locks/Atomics）和软件事务内存（STM）的不同同步机制，并分析它们在处理竞态条件和死锁问题上的有效性。 第二部分：核心语言机制的实现与设计 第四章：内存管理与运行时系统 内存是程序运行的物质基础。本章深入讲解了不同语言如何管理内存。我们将详细分析手动内存管理（如C/C++中的栈和堆分配、指针操作的风险）与自动内存管理（垃圾回收，GC）的实现细节。对于GC，内容将覆盖引用计数、追踪式GC（Mark-and-Sweep, Copying Collector）的算法原理，以及现代分代和增量式GC的性能优化策略。此外，还将讨论值类型与引用类型的语义差异对性能的影响。 第五章：抽象机制：过程、模块与面向对象 抽象是应对复杂性的主要手段。本章系统梳理了过程抽象（函数调用、参数传递机制）的底层实现。面向对象（OO）部分，将超越简单的类继承，深入探讨多态的实现方式（如虚函数表，vtable），以及混入（Mixins）和Traits等替代性结构。模块化设计方面，我们将分析命名空间、信息隐藏的机制，并对比不同语言（如Java的包、Haskell的模块）在实现大型代码库组织上的差异。 第六章：元编程与反射 元编程允许程序操作自身，是实现高度灵活框架的关键技术。本章将介绍宏系统（如Lisp的宏、Rust的宏）的工作原理及其在代码生成、语法扩展中的强大能力。反射（Reflection）机制，包括内省（Introspection）和自省（Self-reflection），将被详细剖析，讨论其在动态语言调试、序列化和插件架构中的应用，同时也会警示过度使用反射可能带来的性能开销和类型安全隐患。 第三部分：高级范式与未来趋势 第七章：函数式编程的深度解析 函数式编程（FP）因其声明性、无副作用的特性在并发和可证明性方面日益受到重视。本章将细致讲解高阶函数、柯里化、函数组合等核心概念。重点分析Monad、Functor、Applicative等抽象代数结构如何在实践中用于管理副作用（如I/O、状态）并保持代码的纯粹性。通过具体的函数式语言案例，展示如何用FP思想重构命令式问题。 第八章：并发模型与并行计算 随着多核处理器的普及，高效的并发编程成为主流需求。本章将对比CSP（Communicating Sequential Processes）模型与Actor模型在并发结构上的异同。我们将探讨如何利用语言特性（如Rust的所有权系统、Go的Goroutines）来安全地编写并行代码，避免数据竞争。针对大规模并行计算，内容将涉及数据并行与任务并行的调度策略，以及GPU编程模型（如CUDA/OpenCL）的语言接口设计。 第九章：语言互操作性与领域特定语言（DSL） 现代软件生态往往是异构的。本章讨论了如何设计具有良好互操作性的语言接口（FFI），使不同语言编写的组件能够高效通信。此外，我们将探讨设计和实现领域特定语言（DSL）的方法论，包括内部DSL（通过现有语言特性实现）和外部DSL（通过解析器生成工具构建），以及DSL在提高特定领域开发效率中的价值。 总结与展望： 本书的最后一部分将讨论编程语言设计中的权衡艺术——性能与抽象、安全与灵活性的平衡。通过对当前主流语言（如Rust, Swift, Kotlin, Go）设计理念的分析，展望未来编程语言在形式化验证、生物计算和量子计算等前沿领域可能展现出的新特性与新范式。 本书适合具有一定程序设计基础的高年级本科生、研究生，以及希望深入理解自己所用编程语言底层机制的软件工程师和系统架构师。阅读本书后，读者将能更明智地选择和设计编程语言，从而构建出更健壮、高效且易于维护的软件系统。

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