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出版者:清华大学出版社

作者:黄志雄

出品人:

页数:292

译者:

出版时间:2004-10-1

价格:24.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787302092513

丛书系列:

图书标签:

• C++
• 程序设计
• 二级C++
• 教材
• 编程入门
• 算法
• 数据结构
• 练习题
• 教学
• 计算机基础
• 高等学校

编程思维与实践：深入理解现代软件构建的基石 （非《二级C++语言程序设计》相关内容，旨在探讨更广阔的编程领域与思维构建） 本书旨在为有志于踏入或深化软件开发领域的读者提供一套系统、前沿且实用的编程思维框架与实践指南。我们不拘泥于特定语言的语法细节，而是聚焦于构建高效、健壮、可维护软件的核心能力——即如何像专业工程师一样思考和解决问题。 第一部分：编程哲学的重塑与基础范式的建立 第一章：超越语法：理解计算的本质与抽象的力量 在学习任何具体的编程语言之前，理解计算模型至关重要。本章将深入探讨图灵机理论在现代编程中的实际意义，以及冯·诺依曼架构如何影响我们的内存管理和指令执行顺序。我们将探讨“抽象层次”在软件工程中的核心地位，从硬件寄存器到高级框架，理解每一层抽象是如何隐藏复杂性并为上层提供便利的。重点分析函数式编程（FP）和命令式编程（Imperative Programming）的基本哲学冲突与互补性，引导读者建立一种多范式视角。 第二章：数据结构与算法的现代应用视角 数据结构和算法是构建任何高效程序的基石，但本书将从“性能影响”和“场景适配”的角度重新审视它们。我们不仅会回顾经典的数组、链表、树和图，更会深入剖析在多核处理器和分布式系统环境下，不同结构（如跳表、B+树、Trie树）的缓存友好性（Cache Locality）和并发访问特性。算法部分将侧重于复杂性分析（$O$ 记法）在实际项目中的指导作用，特别是引入了概率性算法（如Bloom Filter）和近似算法在资源受限环境下的价值。 第三章：内存管理的艺术：从堆栈到垃圾回收的权衡 内存是程序运行的物理载体。本章将详尽解析现代操作系统如何管理虚拟内存，以及程序如何在栈（Stack）和堆（Heap）之间分配资源。对于C/C++环境下的手动管理，我们将探讨RAII（资源获取即初始化）模式的优雅性及常见内存泄漏的模式；对于Java、Go等具有自动垃圾回收（GC）机制的语言，我们将剖析不同GC算法（如分代回收、ZGC、Shenandoah）的工作原理、暂停时间（Stop-The-World）对实时系统的影响，以及如何通过对象分配策略优化吞吐量。 第二部分：面向对象与模块化设计的精深探索 第四章：面向对象设计的深层原则：SOLID与设计模式的实战 面向对象编程（OOP）绝非简单的类和对象堆砌。本章将以SOLID原则为核心框架，逐一分析开闭原则（OCP）如何指导框架设计，依赖倒置原则（DIP）如何实现松耦合。随后，我们将聚焦于结构型、行为型和创建型三大类设计模式，不仅仅是讲解其结构，更重要的是分析在特定业务场景（如事件驱动、状态机管理、对象创建流水线）中，选择特定模式的原因和潜在的过度设计陷阱。 第五章：函数式思维的融入：不可变性与高阶抽象 现代软件越来越倾向于函数式特性以应对并发挑战。本章探讨不可变性（Immutability）如何简化状态管理，以及副作用（Side Effects）的严格控制。我们将介绍高阶函数、柯里化（Currying）和函数组合（Composition）的概念，这些技术如何帮助我们构建更声明性、更易于推理的代码流程，特别是在数据管道（Data Pipelines）和响应式编程（Reactive Programming）模型中的应用。 第六章：模块化、接口与契约：构建可维护的宏大系统 大型软件的成功依赖于清晰的边界。本章讨论如何通过良好的API设计来定义模块间的契约。内容涵盖接口设计（Interface Design）的最佳实践，如何利用命名空间和包管理系统来控制依赖关系，以及如何运用依赖注入（DI）容器来管理复杂对象生命周期，确保系统各个部分能够独立开发、测试和部署。 第三部分：系统级考量与现代工程实践 第七章：并发、并行与异步编程的陷阱与优化 多核时代的编程挑战在于如何安全有效地利用并行性。本章系统地对比线程、进程、协程（Coroutines）的概念和适用场景。我们将深入分析并发编程中的核心难题：竞态条件（Race Conditions）、死锁（Deadlocks）和活锁（Livelocks）。学习使用锁（Mutex, Semaphore）的粒度控制，原子操作的必要性，以及异步I/O模型（如事件循环）在处理高并发网络连接时的优势。 第八章：软件质量保障：测试金字塔与持续集成 代码的正确性需要被验证。本章阐述软件测试的金字塔结构：单元测试、集成测试和端到端测试（E2E）。重点讨论如何编写“可测试性强”的代码，避免在单元测试中依赖外部资源。同时，我们将介绍TDD（测试驱动开发）的基本流程，以及如何将测试自动化集成到CI/CD（持续集成/持续交付）流程中，实现快速反馈循环。 第九章：性能剖析与系统调试：从代码到操作系统的全景视图 编写出能跑的程序只是第一步，编写高效的程序才是挑战。本章教授如何使用性能分析工具（Profilers）来定位代码中的热点（Hotspots），识别CPU时间和内存分配瓶颈。我们将讲解系统调用（System Calls）的开销，理解I/O阻塞和上下文切换的成本，并指导读者如何根据性能分析结果，有针对性地优化算法、数据结构或并发模型。 结语：持续学习者的成长路径 本书提供的是一套通用的“工具箱”和“思考框架”。软件世界瞬息万变，新的语言和框架层出不穷，但底层计算原理和工程原则是永恒的。掌握这些基础，将使读者具备快速适应任何新技术栈的能力，真正成为一名解决问题的系统构建者。

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