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出版者:机械工业出版社

作者:马子洋

出品人:

页数:282

译者:

出版时间:2005-3

价格:59.00元

装帧:平装

isbn号码:9787111162544

丛书系列:

图书标签:

• C#
• Builder
• 程序设计
• 开发
• 编程
• 软件开发
• Windows应用
• GUI编程
• Visual Studio
• 教程
• 入门

《深入理解 C++ 并发编程：现代多线程与并行处理实战》 （本书内容简介） 在当今软件开发领域，高性能与高并发已成为衡量应用质量的核心指标。本书旨在为资深 C++ 开发者提供一套全面、深入且极具实战指导意义的并发编程蓝图。我们不再停留在对基础语法和标准库函数的简单介绍，而是专注于揭示现代 C++ 并发模型的底层机制、性能调优的精髓，以及在复杂系统设计中如何优雅地驾驭多核处理器的强大能力。 本书结构清晰，逻辑严密，内容涵盖了从理论基石到尖端实践的多个层面，确保读者不仅“会用”，更能“精通”和“理解”并发的复杂性。 --- 第一部分：并发基础与模型重构 (Foundations and Model Refactoring) 本部分将 C++ 并发的基石进行深层次的剖析，为后续的复杂主题打下坚实的基础。 第一章：超越 `std::thread`：理解操作系统线程模型与 C++ 抽象层的关系 深入解析操作系统（如 Linux/Windows）内核中的线程调度器、上下文切换的成本分析。 C++ 标准库中线程封装层的设计哲学：为什么 `std::thread` 提供了如此有限的控制权？ 实战案例： 编写跨平台代码，通过特定系统调用（如 POSIX 或 Windows API）绕过标准抽象层，实现对线程优先级和亲和性的精细控制，并对比性能差异。 第二章：内存模型的哲学与实践：原子操作与数据竞争的根源 详尽阐述 C++ 内存模型（C++11/17/20）的四个关键要素：顺序一致性、释放/获取语义、顺序一致性模型。 深度解析： `std::atomic` 的工作原理，包括硬件原语（如 Load-Link/Store-Conditional, CAS 循环）如何映射到 C++ 抽象层。 陷阱与对策： 为什么看似简单的结构体或对象访问也会引发数据竞争？讲解 Padding、结构体对齐与原子操作的兼容性问题。 第三章：锁的艺术：从互斥量到 RCU 范式 精细化锁粒度控制： 对比 `std::mutex`, `std::recursive_mutex`, `std::timed_mutex` 的适用场景和性能开销。 读写锁的优化： 深入探究 `std::shared_mutex` 的内部实现，以及何时应优先选择无锁（Lock-Free）方案而非读写锁。 高级同步原语： 介绍更细粒度的同步机制，如条件变量（`std::condition_variable`）的高效使用模式，避免虚假唤醒的陷阱。 --- 第二部分：高性能无锁编程与数据结构设计 (High-Performance Lock-Free Programming) 本部分是本书的核心挑战部分，聚焦于如何设计和实现高性能的无锁并发数据结构，以消除锁的潜在瓶颈和死锁风险。 第四章：CAS 循环的艺术：构建基础无锁结构 核心算法剖析： 详细拆解 Compare-And-Swap (CAS) 循环的工作流程和内存屏障要求。 实践： 从零开始构建一个线程安全的、基于 CAS 的单生产者单消费者（SPSC）无锁队列。分析其吞吐量限制。 ABA 问题的深入探讨与解决方案： 为什么 ABA 问题是并发编程的隐形杀手？介绍带有标记位（Tagging）的原子操作来规避此问题。 第五章：内存回收的难题：无锁环境下的 Hazard Pointers 与 RCU 在无锁环境中，如何安全地删除被共享的指针？这是无锁编程中最大的难题之一。 Hazard Pointers 详解： 阐述其工作机制、性能成本以及在大型系统中的适用性。 RCU（Read-Copy-Update）范式在 C++ 中的映射： 介绍如何利用 C++ 特性模拟或集成 RCU 思想，实现读操作几乎零开销的并发结构。 第六章：并发容器设计：高性能栈、队列与哈希表 MPMC 队列的挑战： 构建多生产者多消费者的无锁队列的复杂性，对比 Michael & Scott 算法与 Boost 库中的实现。 并发哈希表的选择： 分析基于锁、基于分离链表和基于探针策略的并发哈希表的性能权衡，提供设计蓝图。 --- 第三部分：并行执行模型与现代语言特性 (Parallel Execution Models and Modern Features) 本部分着眼于 C++ 标准演进带来的新工具，以及如何利用并行算法提高代码的表达力和执行效率。 第七章：并行算法与执行策略 (C++17/20) 并行化基础： 详细介绍 `std::execution::par`, `std::execution::par_unseq` 等执行策略的含义和底层依赖。 性能基准： 对比手动使用线程池实现并行化与使用标准库并行算法的性能差异、代码简洁性和可维护性。 局限性分析： 哪些算法适合并行化？哪些场景下并行策略反而会导致性能下降？ 第八章：协程 (Coroutines) 与结构化并发 (C++20) 从协作式多任务到 C++ 协程： 深入理解 `co_await`, `co_yield`, `co_return` 的编译时转换过程，以及 `promise_type` 的设计模式。 协程在异步 I/O 中的应用： 如何利用协程重构阻塞式的网络或文件操作代码，实现高并发的事件驱动模型。 结构化并发： 介绍 C++20 提出的结构化并发概念，以及它如何解决传统线程/Future 带来的资源泄漏和异常传播难题。 --- 第四部分：系统级调优、调试与容错 (System Tuning, Debugging, and Resilience) 最后一部分将理论知识与实际部署、调试环节相结合，确保读者能够构建出稳定、可维护的高性能并发系统。 第九章：性能剖析与硬件感知调优 缓存一致性与伪共享 (False Sharing)： 深入解析 L1/L2/L3 缓存的运作，量化伪共享对性能的影响，并提供对齐填充的最佳实践。 工具链实战： 使用 Linux `perf` 或 Intel VTune Profiler 等工具，分析锁竞争热点、缓存未命中率和线程等待时间。 NUMA 架构下的内存分配： 针对多路服务器，探讨如何使用 NUMA-aware 分配器和线程绑定策略来优化跨节点访问延迟。 第十 Chapter：调试并发死锁与活锁的系统方法 死锁检测策略： 从经典的资源请求图分析到运行时监控的实现。 活锁与饥饿问题的识别： 如何通过日志和统计数据识别出那些“没有死锁但性能极差”的问题。 使用 Address Sanitizer (ASan) 与 Thread Sanitizer (TSan)： 配置和使用 TSan 进行大规模并发错误的自动捕获，并解读 TSan 报告。 附录： 并发编程设计模式速查表与常见陷阱清单。 --- 目标读者： 具备扎实的 C++ 基础（熟悉 C++11/14/17/20 标准特性）、有至少一年并发编程经验，并希望从“使用并发库”进阶到“设计并发系统”的软件架构师、高级工程师和系统程序员。本书假设读者对操作系统和计算机体系结构有基本了解。

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我找这本书的时候，本来是想找点关于现代.NET生态系统下，如ASP.NET Core或者Blazor的实战教程的。但《C# Builder程序设计》完全跳过了这些热门框架的表面操作，而是扎根于C#语言本身。它对异步编程（async/await）的讲解，是我看过的最透彻的之一。作者没有止步于告诉你“怎么用”，而是详细解释了状态机是如何在后台被编译器转换的，以及在什么情况下使用 `ConfigureAwait(false)` 才能避免死锁。这种对技术原理的深究，让我对曾经“以为自己懂了”的部分有了全新的认识。阅读过程中，我经常需要停下来，对照着官方文档反复咀嚼那些关于内存管理和垃圾回收机制的描述。这本书的深度是毋庸置疑的，但对于初学者来说，门槛可能稍高，它更适合有一定C#经验，想要突破瓶颈、理解语言“为什么这么设计”的进阶人员。

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这本书给我的最大感受是它的“哲学性”。它似乎在传递一个信息：真正的“构建”不是依赖于最新的框架或工具，而是依赖于对语言特性的深刻掌握和对软件工程原则的坚定不移。特别是关于异常处理和资源释放（IDisposable 接口的深入应用）的那几章，它探讨了在多线程环境下，如何优雅地保证资源被正确回收，这在很多快速成长的项目中是被忽视的“技术债”。我过去写的代码中，资源泄露的问题时有发生，但在学习了书中推荐的上下文管理器模式后，代码变得异常干净可靠。这不光是C#的知识，更是一种严谨的编程态度。它教会我，优秀的代码首先是可靠的代码，其次才是功能强大的代码。

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这本《C# Builder程序设计》的书，说实话，一开始吸引我的主要是“Builder”这个词，我当时期待的是那种能快速搭建应用、提供大量可视化工具和拖拽式界面的内容。结果翻开书，我发现它更侧重于C#语言底层机制的深入讲解和面向对象设计原则的实践应用。它并没有直接教你如何使用某个集成开发环境的特定组件去“搭建”一个界面，而是花了大篇幅去剖析如何用C#的特性去“构建”一个健壮、可维护的软件架构。比如，关于接口和抽象类的深入比较，书中用了好几个实际案例来展示在不同场景下，选择哪种设计模式能带来更清晰的代码结构。我个人觉得，对于那些已经了解基础语法，但苦于代码组织混乱的开发者来说，这本书提供了从“能写代码”到“会设计代码”的转变阶梯。它不是速成指南，更像是一本编程思想的内功心法修炼手册，读完后我写代码的思路明显变得更加有章法了。

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相较于市面上那些充斥着大量UI示例和Web API调用的书籍，《C# Builder程序设计》走了一条截然不同的路线，它似乎在向我们宣告，C#的强大在于其核心语言的表达能力，而非外围工具链。书中的数据结构和算法的C#实现示例，虽然没有像专业算法书籍那样追求极致的性能优化，但它们的设计清晰度极高，完美地展示了如何用C#的特性（比如LINQ的简洁性，或者元组的使用）来优雅地表达复杂的逻辑。我尝试用书中介绍的方法重构了我们项目中一个处理复杂日志解析的模块，结果代码量减少了接近四分之一，可读性飙升。这本书更像是一位经验丰富的老工程师，不急不躁地跟你探讨“如何把事情做对”，而不是“如何快速做完”。

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拿到书本实物时，我有点惊讶于它的排版风格，非常传统和严谨，几乎没有花哨的图表或者彩色的代码块，纯粹是文字和代码的逻辑推演。这反而体现出内容本身的硬核。书中关于泛型约束和反射机制的应用部分，写得尤其精彩。它没有停留在概念介绍，而是直接展示了如何通过反射构建一个通用的工厂模式，以及如何利用约束来确保泛型方法的类型安全。我尝试着跟着书中的步骤，自己实现了一个简化的依赖注入容器的雏形，这个过程极大地巩固了我对运行时类型检查和对象生命周期管理的理解。这本书更像是一本工具书，你可能不会从头到尾一口气读完，但当你遇到复杂的架构难题时，翻开特定章节，总能找到经过深思熟虑的解决方案和设计思路的指引。

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