具体描述
本书是新世纪编程高手系列丛书之一。是《Windows 2000编程利器—Visual C++编程高手》的蛆妹篇。作者经过1年多时间的收集、整理、加工、并调试了书中所有的程序，汇聚成本书。 全书由21章、206个程序构成，内容包括按钮控件、编程控件、静态控件、组合框控件、列表视控件、树视控件、工具条控件、其他公共控件、ActiveX控件、对话框、视窗模型、分隔器窗口、位图、剪贴板、多媒体、sh
深入探索操作系统底层与应用开发前沿：《现代操作系统原理与高性能C++实践》 图书简介 在飞速迭代的软件工程领域，对底层机制的深刻理解和应用高性能编程技术的能力，始终是区分普通开发者与顶尖架构师的关键要素。本书《现代操作系统原理与高性能C++实践》，并非对特定、已退役操作系统的操作手册或入门教程，而是专注于剖析当代主流操作系统（如Windows NT内核架构的演进、Linux内核机制）的核心概念，并结合现代C++（C++17/20标准）的强大特性，指导读者构建兼具效率、稳定性和可维护性的复杂系统软件。 本书旨在填补理论与工程实践之间的鸿沟，提供一个全面、深入且紧跟行业前沿的知识体系，其内容覆盖范围和深度，远超针对特定历史版本系统的编程指南。 第一部分：现代操作系统核心理论深度解析 本部分聚焦于操作系统设计哲学的演变，以及驱动现代云计算、虚拟化和高性能计算（HPC）的底层技术。我们不会重复介绍过时的API或特定历史版本的配置流程，而是将重点放在不变的原理和当前的实现趋势上。 第一章：内核架构演进与抽象模型 本章将系统性地对比微内核、宏内核以及混合内核的设计哲学。重点分析了现代操作系统如何通过分层抽象来管理硬件资源。我们将深入探讨内存管理单元（MMU）的工作原理，不仅仅是虚拟地址到物理地址的转换过程，更侧重于页表结构、TLB（转换后援缓冲器）的优化策略以及地址空间布局随机化（ASLR）的实际效能分析。此外，还会详细讲解现代内核如何实现非对称多处理（SMP）和NUMA（非一致性内存访问）架构下的负载均衡与缓存一致性维护。 第二章：并发、同步与现代调度 并发是构建高性能系统的基石。本章摒弃了对早期同步原语（如简单的信号量和互斥锁在单处理器环境下的应用）的冗余描述，转而聚焦于： 现代调度器： 分析CFS（完全公平调度器）在Linux中的工作机制，以及Windows新版调度器如何处理实时任务与后台任务的优先级反转问题。 无锁数据结构（Lock-Free/Wait-Free）： 深入研究基于CAS（Compare-and-Swap）和LL/SC（Load-Link/Store-Conditional）指令集的复杂无锁容器（如环形缓冲区、内存池）的设计与正确性证明。探讨ABA问题的规避策略。 内存屏障与内存模型： 详细解读C++内存模型（`std::memory_order`）与底层硬件内存屏障指令（如x86/ARM的Fence指令）之间的映射关系，这是编写真正可移植的高性能并发代码的前提。 第三章：I/O系统与高性能网络栈 传统的文件I/O模型在处理大规模并发请求时效率低下。本章探讨I/O子系统的现代化： 异步I/O框架： 深度解析IOCP（I/O完成端口）在Windows上的高效机制，以及Linux的`io_uring`框架。对比它们的异步事件处理模型、延迟特性和吞吐量表现。 高性能网络编程： 侧重于零拷贝技术（如`sendfile`/`splice`），以及用户空间网络栈（如DPDK）的设计思想。讨论如何绕过内核协议栈以实现微秒级延迟的网络通信。 第二部分：现代C++与系统级编程实践 本部分将前述的操作系统理论知识，与最新的C++标准特性相结合，为读者提供一套用于构建高效、健壮系统软件的工具集。 第四章：C++20标准下的资源管理与元编程 我们不再关注旧式C风格的内存分配或简单的RAII（资源获取即初始化）实现。本章强调： 智能指针的深层应用： 如何使用`std::shared_ptr`和`std::weak_ptr`在复杂依赖图中避免循环引用，以及在系统启动/关闭阶段，如何利用自定义的内存分配器替换默认的`new`/`delete`。 概念（Concepts）与模板元编程： 利用C++20 Concepts来约束泛型接口，确保系统组件在编译期即满足性能和类型安全要求，从而减少运行时错误和调试开销。 协程（Coroutines）实践： 深入解析C++20协程如何应用于构建高效的用户态任务调度器和异步I/O框架，实现代码的同步化书写风格与异步的底层执行效率。 第五章：高性能数据结构与内存布局优化 系统软件的性能瓶颈往往隐藏在数据结构的选择和内存访问模式中。 缓存友好性设计： 详细分析L1/L2/L3缓存的工作方式，讲解如何通过结构体填充（Padding）、数据对齐和访问模式重排来最大化缓存命中率。 现代容器选择指南： 对比`std::vector`、`std::deque`、`std::list`以及第三方库（如Folly/Abseil）中的高性能哈希表（如Robin Hood Hashing）在不同访问模式下的实际性能表现，并提供基于场景的选型建议。 对象池与内存分配策略： 设计针对特定应用场景的定制化内存分配器（如Arena Allocator、Slab Allocator），以减少堆碎片化和系统调用开销。 第六章：性能分析、调试与可靠性工程 构建稳定的大型系统需要精确的测量工具和严谨的测试方法。 高级性能剖析工具： 学习使用如`perf`（Linux）和Windows Performance Analyzer (WPA) 等工具，进行火焰图分析，定位CPU热点和I/O等待，而不仅仅是查看简单的CPU使用率。 内存调试与泄漏检测： 介绍使用Valgrind、AddressSanitizer (ASan) 等工具链，对现代C++复杂内存模型下的野指针、越界访问和资源泄漏进行精确捕获。 错误代码与异常处理： 讨论在系统级代码中，何时应使用标准异常，何时应采用错误码或`std::expected`（C++23特性预研）进行更快速、可预测的错误传播。 总结 《现代操作系统原理与高性能C++实践》是一本面向中高级系统工程师、驱动开发者、编译器开发者及追求极致性能的架构师的深度参考书。它假定读者已经掌握了基本的C++语法和操作系统基础概念，旨在提供一套跨越代际的、聚焦于原理、性能优化和工程实践的知识框架，帮助读者驾驭未来十年的复杂软件开发挑战。本书的内容深度和技术前沿性，使其成为对特定历史版本编程技巧不再满足的读者的理想选择。
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