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出版者:清华大学出版社

作者:贺涛

出品人:

页数:395

译者:

出版时间:2002-5

价格:36.00元

装帧:

isbn号码:9787302053095

丛书系列:

图书标签:

C++ Builder
网络编程
TCP/IP
Socket
Winsock
多线程
客户端/服务器
Borland
Visual Component Library
数据通信

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具体描述

本书采用理论与实例相结合的形式向

深入探索现代网络应用开发：C++与跨平台实践书籍名称：深入探索现代网络应用开发：C++与跨平台实践目标读者：具有一定C++基础，希望精通网络通信编程、理解底层网络协议，并能在不同操作系统环境下构建高性能、高可靠性应用程序的软件工程师、系统架构师及高级专业学生。书籍概述：在当今高度互联的数字世界中，网络通信是所有现代软件系统的核心。本书并非聚焦于特定集成开发环境（IDE）或某一特定时代的技术栈，而是采取一种更具前瞻性和基础性的视角，全面解析如何使用现代C++语言及其标准库，构建健壮、高效且跨平台的网络应用程序。我们将抛开特定商业工具的束缚，深入探究网络编程的本质——从操作系统提供的原始套接字API到应用层协议的设计哲学。第一部分：网络基础与C++核心工具箱本部分旨在为读者打下坚实的理论和实践基础。我们不会停留在对TCP/IP协议栈的表面描述，而是剖析每个层次的实现细节及其在C++环境下的映射。第一章：重温网络协议栈的本质 OSI与TCP/IP模型的深入对比：不仅介绍各层的功能，更侧重于实际数据包的封装与解封装过程。以太网帧与IP寻址：深入理解MAC地址解析、ARP协议的工作机制，以及IPv4/IPv6地址的路由决策过程。 TCP的可靠性机制：详细解析序列号、确认号、滑动窗口、拥塞控制算法（如Tahoe、Reno、CUBIC）在内核中的实现原理，并探讨如何通过C++代码影响这些参数。 UDP的特性与适用场景：分析无连接协议的性能优势，并讨论如何通过应用层校验和与重传机制来构建可靠的基于UDP的服务。第二章：现代C++与系统级I/O交互本章将C++语言特性与操作系统提供的底层I/O能力紧密结合。标准库的局限与机会：分析``、``在网络编程中的不足，并引出异步I/O的需求。 POSIX套接字API的C++封装：摒弃繁琐的C风格API，使用RAII（Resource Acquisition Is Initialization）原则，为`socket`、`bind`、`listen`、`accept`、`connect`等操作设计清晰、安全的C++类封装。重点讨论错误处理的最佳实践。地址结构与字节序：深入探讨`sockaddr_in`、`sockaddr_in6`结构体的跨平台差异，以及如何使用`htonl`、`ntohs`等函数进行正确的字节序转换，确保网络通信的互操作性。第二部分：同步与异步I/O模型精讲网络编程的效率瓶颈往往在于I/O等待。本部分将系统地介绍并实现主流的并发模型。第三章：阻塞与多线程并发模型传统的阻塞I/O模型：分析每个连接独占一个线程带来的资源消耗和上下文切换开销。线程池设计与实现：使用现代C++（如``、``、``）构建高效、可配置的线程池，用于处理高并发的同步连接。重点解决线程安全问题。信号量与同步：探讨如何利用信号量机制控制并发连接数，防止服务过载。第四章：高效的事件驱动——I/O复用事件驱动模型是构建高性能服务器的关键。我们将深入剖析操作系统提供的核心机制。 Select/Poll：讲解其工作原理、局限性（特别是文件描述符数量限制）。 Epoll（Linux）的内核剖析：详细解释`epoll_create`、`epoll_ctl`、`epoll_wait`的内部机制，特别是边缘触发（ET）与水平触发（LT）模式的选择与优化。 Kqueue（BSD/macOS）的对比分析：介绍与Epoll功能对等的Kqueue API，并展示如何通过抽象层实现代码的跨平台兼容性。第五章：现代C++的异步编程范式本章聚焦于如何利用C++语言特性构建更简洁、更少错误的代码来处理异步事件。 Boost.Asio/Standalone Asio 架构解析：不仅是使用，而是深入理解其核心概念：`io_context`、`handler`、`coroutine`（协程）的原理。基于`std::future`和`std::promise`的异步结果管理：探讨如何将底层I/O事件转化为可组合的异步操作流。 C++20协程（Coroutines）在网络编程中的应用：展示如何利用`co_await`和`co_yield`重写复杂的异步状态机，使代码逻辑更接近同步代码的直观性。第三部分：应用层协议设计与实践掌握了底层通信机制后，本部分转向构建有意义的网络服务。第六章：构建自定义二进制协议协议分层与状态机设计：讲解如何设计一个清晰、可扩展的自定义通信协议。数据序列化与反序列化：对比JSON、XML、Protocol Buffers（ProtoBuf）的性能与适用性。重点实践ProtoBuf在C++中的使用，包括其IDL（Interface Definition Language）和代码生成过程。粘包与拆包问题的解决：针对TCP的字节流特性，设计有效的定界符或长度前缀机制。第七章：经典应用层协议的实现 HTTP/1.1 服务器的最小实现：探讨请求解析、响应构建、Header处理、连接复用（Keep-Alive）的关键步骤。 WebSocket协议的握手与数据帧：实现基础的WebSocket客户端与服务器，理解其与HTTP的升级过程，以及数据帧（Frame）的掩码处理。安全性基础——TLS/SSL集成：介绍使用OpenSSL或类似库（如LibreSSL）的必要性，演示如何安全地建立加密通道，并处理证书验证。第八章：性能调优与系统级考量网络应用要稳定运行，必须关注系统资源的管理。内核参数调优（Sysctl）：讲解如何调整TCP缓冲区大小、TIME_WAIT状态处理、文件描述符限制等，以适应高负载环境。内存管理与零拷贝技术：探讨`sendfile`等零拷贝机制的原理，以及如何通过高效的内存池减少动态内存分配对性能的影响。负载均衡与服务发现：介绍LVS、Nginx等外部负载均衡器的原理，并探讨服务间通信中服务发现的挑战与解决方案。结语：迈向高性能与分布式系统本书旨在提供一套完整的、基于标准C++和操作系统内核知识的网络编程方法论。读者将不仅学会“如何调用API”，更重要的是理解“为什么这样调用效率最高”以及“如何设计一个面向未来的网络服务架构”。本书将C++的性能优势与现代异步编程范式相结合，为读者进入高性能计算、分布式存储、实时通信等前沿领域奠定坚实基础。