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出版者:學貫

作者:Herbert Schi

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2005年05月24日

价格:NT$ 990

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isbn号码:9789861571010

丛书系列:

图书标签:

• Java
• 编程
• 核心
• 基础
• 进阶
• 算法
• 数据结构
• 面向对象
• 软件开发
• 计算机科学

深入解析 C++ 现代编程范式：从底层机制到高性能应用 本书专注于现代 C++ (C++11, C++14, C++17 及更新标准) 的核心概念、底层原理及其在构建高性能、可维护软件系统中的实际应用。它并非对 C++ 语言基础语法的简单罗列，而是致力于揭示 C++ 强大能力背后的设计哲学与工程实践。 --- 第一部分：C++ 核心机制的深度剖析 本部分将带领读者穿透 C++ 抽象层的迷雾，直达内存模型与类型系统的核心。我们将详细探讨 C++ 如何在保证零开销抽象的同时，实现对硬件资源的精细控制。 第一章：内存模型与并发基础 C++ 的并发模型是构建现代多核应用的关键。本章将深入剖析 C++11 引入的内存模型（Memory Model），阐释其与硬件缓存一致性协议（如 MESI）之间的关系。 原子操作与顺序一致性： 深入理解 `std::atomic` 的工作原理，区分顺序一致性（Sequentially Consistent）与其他内存顺序（如 Acquire/Release, Relaxed）的性能差异和适用场景。我们将通过具体的汇编级观察，展示编译器和处理器如何重排指令，以及如何使用内存屏障来防止未预期的行为。 数据竞争与未定义行为： 明确界定数据竞争的边界，并通过大量实例展示不正确的同步操作可能导致的诡异错误。 并发容器与锁的替代方案： 分析 `std::mutex`、`std::shared_mutex` 的内部实现（如 futex），并探讨无锁（Lock-Free）数据结构的设计挑战与实践，特别是关于 ABA 问题的解决策略。 第二章：对象生命周期、移动语义与资源管理 理解 C++ 的值语义和资源管理是写出高效代码的基础。本章着重讲解自 C++11 以来引入的革命性特性——移动语义。 值语义的回归与强化： 重新审视复制构造函数和赋值运算符，并将其与移动构造函数和移动赋值运算符进行对比分析。探讨“资源获取即初始化”（RAII）原则如何与移动语义结合，实现资源的零开销转移。 构造与销毁的深度细节： 探究构造函数和析构函数在复杂继承体系和模板实例化过程中的调用顺序。分析虚函数表（vtable）的布局和对象的内存偏移。 智能指针的实现剖析： 不仅停留在使用层面，更要分析 `std::unique_ptr` 的高效实现（通常是裸指针的包装），以及 `std::shared_ptr` 中引用计数器（控制块）的内存布局和并发安全设计。 第二部分：模板元编程与泛型编程的艺术 C++ 的强大源于其对泛型编程的彻底支持。本部分旨在揭示模板系统作为一种图灵完备的编译期计算引擎的能力。 第三章：现代模板元编程 (TMP) 实践 从传统的 SFINAE (Substitution Failure Is Not An Error) 到现代的 `concepts`，模板编程的工具集不断演进。 类型特征（Type Traits）的构建： 学习如何利用模板特化、变长参数模板和 `constexpr if` 来编写自定义的类型检查和转换工具。我们将实现一套完整的类型特征库，用于判断类型的可复制性、可移动性或是否为指针类型。 编译期计算与优化： 深入研究 `constexpr` 函数和变量在 C++14/17 中的扩展应用，展示如何将复杂的运行时逻辑提升至编译期执行，以消除运行时开销。 模块化与概念化（Concepts）： 详细解析 C++20 引入的 Concepts 特性，说明它如何彻底改变了模板错误的诊断方式，并提升了泛型代码的可读性和约束能力。我们将展示如何用 Concepts 替代复杂的 SFINAE 结构来定义清晰的接口要求。 第四章：表达式模板与零开销抽象的极限 本章将聚焦于如何利用模板技术实现高性能的数值计算库，模拟如 Eigen 或 Blaze 等库的设计思路。 惰性求值与表达式模板： 解析表达式模板的工作原理，即如何将一系列算术运算（如 `A + B C`）转化为一个延迟执行的表达式对象，从而在一次遍历中完成计算，避免生成大量临时对象。 重载运算符的艺术： 探讨如何精妙地重载运算符，使得用户代码看起来像是直接操作数学公式，而底层却由编译期生成的优化代码驱动。 静态断言与编译期验证： 利用 `static_assert` 结合类型信息，在编译阶段强制执行设计约束，确保矩阵维度匹配等复杂规则得到遵守。 第三部分：高性能系统设计与工程化 本部分将视角从语言特性转向实际系统构建，讨论如何在大型、跨平台项目中有效地应用 C++ 特性。 第五章：面向性能的架构设计 高性能软件不仅依赖于快速的算法，更依赖于对硬件架构的深刻理解。 缓存友好性与数据布局： 分析结构体（struct）和联合体（union）在内存对齐和填充（padding）上的影响。讨论“数据导向设计”（Data-Oriented Design, DOD）的基本原则，以及如何通过结构化数据来最大化 L1/L2 缓存的命中率。 函数调用开销的最小化： 深入探究内联（Inlining）的机制、代价和限制。讨论变长参数函数与 variadic templates 在性能上的权衡。 编译优化级别的影响： 详细对比 `-O1`, `-O2`, `-O3`, `-Os` 等不同优化标志对最终二进制代码的影响，以及如何利用编译器内置函数（Intrinsics）来调用特定的 SIMD 指令集（如 SSE/AVX）。 第六章：构建可维护的现代 C++ 项目 一个健壮的 C++ 项目需要清晰的依赖管理、高效的构建流程和严格的编码规范。 模块化（Modules）的未来： 探讨 C++20 模块相对于传统头文件的优势，包括编译速度的显著提升和命名空间污染的消除。展示模块的导入/导出机制。 现代构建系统： 对 CMake, Bazel 等主流构建工具进行工程实践分析，重点关注如何配置跨平台编译、依赖管理和增量编译策略。 代码质量与静态分析： 介绍 Clang-Tidy, Cppcheck 等工具在强制执行现代 C++ 最佳实践（如避免裸指针、使用 `noexcept`）中的作用。讨论如何集成这些工具到 CI/CD 流程中，确保代码库的持续健康。 --- 本书目标读者： 具备 C++ 基础知识，希望深入理解语言底层机制、掌握现代 C++ 高级特性，并致力于构建高效率、高可靠性软件的工程师、系统架构师和资深开发者。通过本书的学习，您将能够自信地驾驭 C++ 的全部力量，编写出不仅“能跑”而且“跑得快、易维护”的代码。

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我是一名主要从事企业级应用开发的工程师，对于Java EE规范和各种框架的底层原理一直感到不够踏实。这本书给我的感觉是，它不仅仅关注Java语言本身，而是将Java放置在一个更宏大的生态系统中去审视和剖析。比如，在讲解序列化和反序列化时，它不仅讨论了`Serializable`接口的限制，还对比了像Hessian、Protobuf这类高效序列化机制的优劣，这对于构建微服务架构下的数据传输层非常有指导意义。另外，它对Java虚拟机（JVM）的探讨深度也恰到好处。作者没有陷入到堆砌JVM参数的泥潭中，而是聚焦于垃圾回收（GC）算法的演变和选择依据。读完关于G1和ZGC的章节后，我终于能清晰地解释为什么在特定的业务场景下，我们应该优先选择某一特定垃圾回收器，并且能够根据实际的GC日志，初步判断出性能瓶颈可能存在于哪一个代区。这种理论指导实践的能力，是衡量一本技术书价值的核心标准，而这本书在这方面表现得极为突出。

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说实话，我入手这本书的时候，主要是冲着它在并发编程那块内容的口碑去的。现在Java领域，多核处理器是标配，并发处理能力直接决定了应用的性能上限，但这也是新手和老手之间的一道天然鸿沟。市面上很多并发教材，要么是过度依赖JDK提供的抽象工具类，让人只知其然不知其所以然；要么就是深入到JVM底层内存模型，内容过于偏学术，脱离了日常开发的需求。这本书的处理方式非常巧妙地找到了一个平衡点。它没有回避`volatile`、`synchronized`这些底层机制的复杂性，而是用图文并茂的方式，把Java内存模型（JMM）的happens-before原则讲得清晰透彻，这对我解决实际项目中偶发的竞态条件问题帮助巨大。更让我感到惊喜的是，它对现代高并发框架如`CompletableFuture`以及反应式编程思想的介绍，不是敷衍了事地抛出API，而是深入探讨了其设计哲学和适用场景。阅读过程中，我感觉自己不是在读一本教材，而是在听一位经验丰富的架构师手把手的指导，他会告诉你“在这个场景下用A比B更高效，原因在于……”，这种对性能和稳定性的极致追求，体现了作者深厚的工程素养。

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如果要用一个词来概括我对《JAVA 2徹底研究》的整体感受，那就是“全面且务实”。我过去尝试过几本声称能“精通”Java的书，它们要么是太侧重于语言的新特性而忽略了稳定运行的基础，要么就是过于关注老版本的特性，对于现代Java开发中不可或缺的模块化（JPMS）和Stream API的高级用法着墨不多。这本书却展现了一种跨越时代的视野。它对Java 8引入的Lambda表达式和Stream API的讲解，绝非简单地介绍语法糖，而是深入到了函数式编程范式在命令式语言中带来的思维转变，这对我重构旧有代码、提高代码表达力帮助极大。同时，它也没有忽视对Java生态中关键组件的深入剖析，例如对JDBC 4.0新特性的介绍，以及在ORM框架（如Hibernate/JPA）底层实现原理上的触类旁通，都显示出作者对构建健壮、高性能企业级应用有着深刻的理解和实践积累。这本书真正做到了“研究”二字，它提供的知识深度足以让一个有经验的开发者感到受益匪浅，同时又保持了足够的清晰度，确保初学者也能沿着正确的路径稳步攀升。

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这本书的排版和组织结构，简直是教科书级别的典范，我必须单独提一下这一点。很多技术书籍为了塞进更多的内容，内容往往挤得密密麻麻，阅读体验极差，让人一看就产生畏难情绪。但《JAVA 2徹底研究》在这方面做得非常出色。它大量的留白、清晰的章节划分、以及恰到好处的图示和代码块的高亮处理，使得长时间阅读也不会让人感到视觉疲劳。更重要的是，它的逻辑链条构建得极其严密。你从第一个主题过渡到下一个主题时，会发现它们之间并非松散的知识点堆砌，而是像搭积木一样，前面的知识是后面更复杂概念的基石。例如，对泛型深入解析的那几章，在讲解擦除机制和类型擦除后桥方法的处理时，它巧妙地衔接到了反射机制中如何安全地获取泛型参数类型，这种跨章节的知识点串联，极大地提升了我的系统性认知能力。每次合上书本，我都会有一种“原来如此”的豁然开朗感，而不是仅仅记住了几个孤立的知识点。

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这本《JAVA 2徹底研究》的厚度和分量，光是捧在手里就让人感受到一股沉甸甸的专业气息。我原本以为这是一本会把基础概念讲得天花乱坠，结果深入下去就云里雾里的那种“高深”书籍，毕竟“徹底研究”这四个字听起来就让人有点望而生畏。然而，翻开第一章，我的顾虑就烟消云散了。作者的叙述方式非常平易近人，不像某些技术书籍那样充斥着晦涩的术语和冷冰冰的定义。他似乎很懂得读者的学习曲线，总是先用一个生动的例子或者一个实际的场景来引入新的知识点，让你在不知不觉中就理解了背后的原理。尤其是关于面向对象设计模式的那几个章节，我过去在其他资料中学得磕磕绊绊，总觉得像是硬背下来的公式，但在这本书里，作者通过一系列精心设计的代码片段，将设计模式的应用场景描述得淋漓尽致，我甚至能“看到”对象是如何协同工作的。对于那些渴望从“会用Java”升级到“精通Java”的开发者来说，这本书无疑提供了一个坚实的理论基础和丰富的实践指导，它真的做到了将复杂概念拆解、重组，然后用最直观的方式呈现出来，而不是一味堆砌知识点。我特别欣赏它在代码规范和最佳实践方面的细致入微，这才是区分“能跑起来的代码”和“高质量代码”的关键。

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