Linux C/C++入門進階. pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:文魁

作者:位元文化

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:20040301

价格:NT$ 680

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isbn号码:9789861251639

丛书系列:

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深入理解现代系统编程与软件工程实践 本书旨在为渴望在现代操作系统、嵌入式系统以及高性能计算领域构建坚实基础的开发者提供一本全面而深入的指南。 本书的核心目标是超越基础语法教学，专注于如何利用 C 和 C++ 语言的强大能力，结合 Linux 环境的特性，来设计、实现和调试复杂、高效且健壮的软件系统。 第一部分：Linux 核心机制与底层交互 本部分将引导读者深入探索 Linux 操作系统的内部工作原理，这是高效使用 C/C++ 进行系统级编程的先决条件。 1. Linux 进程与线程管理： 我们将详细剖析 Linux 内核如何管理进程的生命周期，包括进程创建（`fork`、`vfork`、`clone` 的细微差别）、进程间通信（IPC）机制的演进与现代选择。线程模型将涵盖 POSIX 线程（pthreads）的完整 API，重点讨论线程同步的陷阱，如竞态条件、死锁的识别与预防。特别是，本书将深入讲解用户空间线程调度与内核级调度器的交互方式，以及如何利用 CPU 亲和性（Affinity）和 NUMA 架构来优化多线程应用的性能。 2. 文件系统与 I/O 操作的优化： 传统的 `stdio.h` 库在高性能场景下往往存在效率瓶颈。本书将转向更底层的系统调用，如 `open`、`read`、`write`，并详尽介绍 Linux 独有的、面向高性能的 I/O 范式。我们将深入研究 异步 I/O (AIO) 的实现原理和适用场景，以及 内存映射文件 (mmap) 如何在用户空间和内核空间之间实现高效的数据零拷贝传输。文件系统层面，将探讨 ext4 和 XFS 的基本结构，以及如何通过 `stat`、`fstat` 等调用来精确获取文件元数据，确保系统调用的正确使用。 3. 内存管理与虚拟内存： 理解虚拟内存是编写安全且高效 C/C++ 代码的关键。本章将解析 Linux 内核如何实现虚拟地址到物理地址的转换，讲解 页表 (Page Table) 的结构。重点内容包括动态内存分配器的内部机制（如 `malloc` 和 `free` 的实现，Glidmalloc 或 jemalloc 的核心思想）、内存泄漏的检测工具（Valgrind 的深入使用），以及如何通过 `mprotect` 等调用来修改内存页的访问权限，实现更精细的内存保护。 4. 信号处理与中断机制： 信号是异步事件通知的核心机制。本书将全面覆盖 POSIX 信号集，并强调在多线程环境中处理信号的复杂性，如信号阻塞集和信号处理函数（Signal Handlers）的安全性约束。我们将讨论如何使用 `sigaction` 替代旧的 `signal`，以及在信号处理函数中安全地调用异步信号安全（Async-Signal-Safe）的函数。 第二部分：C++ 现代特性与面向对象设计在系统编程中的应用 本部分聚焦于 C++17/20 标准为系统级开发带来的能力提升，并强调如何运用现代 C++ 的设计理念来构建可维护、可扩展的底层库和应用。 5. 资源管理与 RAII 的深化实践： 资源获取即初始化 (RAII) 不仅仅是智能指针。本书将探讨如何将文件描述符、网络套接字、互斥锁等系统资源封装到自定义的 RAII 类中，确保资源在任何情况下（包括异常抛出）都能被正确释放。我们将深入剖析 `std::unique_ptr` 和 `std::shared_ptr` 的实现原理，以及在并发环境下使用原子操作（`std::atomic`）来管理引用计数的注意事项。 6. 模板元编程与泛型设计： 掌握模板元编程（TMP）是编写高性能、类型安全、零开销抽象的关键。本书将从基础的类型特征（Type Traits）开始，逐步深入到编译期计算和类型检查。重点案例包括：如何使用 `constexpr` 函数和变量在编译期执行复杂计算，以及如何利用 SFINAE（替换失败不作为）或 C++20 的 Concepts 来约束模板参数，从而创建更加健壮和易于理解的泛型容器和算法。 7. 并发编程与现代同步原语： 我们将系统性地讲解 C++ 标准库提供的并发工具，远超 pthreads 的范畴。除了互斥锁和条件变量，本书将重点介绍无锁数据结构（Lock-Free Data Structures）的设计挑战与实现技巧，利用 `std::atomic` 进行细粒度的同步。特别是对 内存模型 (Memory Model) 的深入解析，理解 `std::memory_order` 的六个级别对程序正确性的决定性影响，这是编写高性能并发代码的基石。 8. 异常安全与错误处理策略： 在系统编程中，错误处理至关重要。本书将区分“可恢复的错误”和“不可恢复的故障”。我们将严格遵循异常安全的三个承诺（基本、强、未抛出），并展示如何设计具有强异常安全保证的类。同时，对于那些无法使用 C++ 异常的场景（如内核模块或特定 IPC 通道），我们将探讨使用 `std::expected`（C++23）或传统的错误码/返回值联合结构体进行清晰的错误传播方法。 第三部分：性能分析、调试与工程化实践 本部分关注如何将理论知识转化为生产力，侧重于工具链的使用和代码质量的保证。 9. Linux 性能剖析工具链： 编写出能运行的代码只是第一步，写出高效的代码才是目标。我们将全面介绍 Perf 工具的使用，如何捕获硬件性能计数器（如缓存未命中、分支预测失败），并对火焰图（Flame Graphs）进行深入解读。此外，对 GDB 的高级调试技巧，包括条件断点、内存检查、以及如何附加到远程目标进行调试，都将进行详尽的讲解。 10. 动态与静态代码分析： 为确保代码的健壮性，自动化分析必不可少。本书将指导读者使用 Clang/LLVM 工具链中的静态分析器来自动检测未定义的行为（Undefined Behavior）、潜在的资源泄漏和逻辑错误。动态分析方面，将侧重于 AddressSanitizer (ASan) 和 ThreadSanitizer (TSan) 的集成，这些工具能在运行时发现内存越界和数据竞争等难以追踪的问题。 11. 构建系统与交叉编译： 对于复杂的 C/C++ 项目，一个可靠的构建系统是必须的。本书将以 CMake 为核心，详细讲解如何管理复杂的依赖关系、如何使用编译标记（如 `-O3`、`-march`）进行目标架构优化，并指导读者配置 交叉编译环境，以便为 ARM 或其他嵌入式平台构建软件。 12. 网络编程的现代化实践： 我们将从 BSD Socket API 开始，逐步过渡到现代异步 I/O 框架，如 Boost.Asio 或原生 io_uring 接口。重点将放在设计高并发、低延迟的网络服务。内容包括 TCP 连接的生命周期管理、粘包/拆包问题的解决、以及如何利用 epoll 机制实现高效的事件驱动服务器。 总结： 本书力求提供一套完整的、从硬件概念到高级软件工程实践的知识体系。它面向的是那些不满足于停留在应用层 API 调用的工程师，渴望深入理解底层机制、并有能力驾驭 C/C++ 语言的全部潜能，去构建下一代高性能、高可靠性系统的专业人士。通过本书的学习，读者将能够自信地参与到操作系统内核模块开发、高性能数据库引擎、实时交易系统或复杂嵌入式软件的设计与实现中。

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总体来看，这本书的编排结构体现了极高的专业水准和对读者学习曲线的深切关怀。它成功地架设了一座桥梁，连接了 C/C++语言的精髓与现代Linux系统编程的复杂性。书中的大量图示，特别是关于数据结构在内存中的布局示意图，清晰得令人赞叹，几笔简单的线条就将原本复杂难懂的概念勾勒出来。最让我印象深刻的是，作者在全书的收尾部分，并没有草草收场，而是展望了 C++ 现代特性的演进方向，如模块化和协程的潜力，这给予了读者一种“学无止境，未来可期”的积极信号。它不仅教会了我“如何做”，更重要的是，它启发了我“应该如何思考”一个系统性问题的解决之道，是一本值得反复研读的工具书和思想指南。

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对于有一定基础的读者来说，这本书的后半段更是充满了惊喜和挑战。它并没有仅仅停留在教授如何编写“能跑起来的代码”，而是将焦点引向了“如何编写健壮、高效且易于维护的代码”。其中关于性能调优的部分，作者展示了如何使用诸如 `gprof` 或更现代的性能分析工具来定位代码中的热点区域。我根据书中的指导，对一个旧项目进行了分析，发现了一个长期被忽略的 I/O 瓶颈，通过书中所述的缓冲区优化技巧，程序的响应速度有了显著提升。这种立竿见影的效果，极大地增强了我对这本书价值的认可。此外，书中对 Linux 系统调用的深度解析，比如文件描述符的生命周期管理，远超了我之前阅读过的任何入门书籍的广度和深度，让我对操作系统与应用程序之间的界限有了更清晰的认识。

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读完这本书的前半部分，我最大的感受是作者对“实践出真知”这句话的深刻理解。这本书的每一个知识点后面，几乎都紧跟着一个或多个精心设计的、贴近真实工作场景的案例。我记得有一次尝试复现书中的一个网络编程示例，虽然中间遇到了一个棘手的编译错误，但我发现书中的“疑难解答”小节恰好覆盖了这个问题，提供的解决方案既高效又地道。这种“预判式”的教学设计，极大地减少了我学习过程中的挫败感。而且，作者在介绍标准库的使用时，并没有仅仅停留在API的罗列上，而是深入探讨了这些函数背后的底层原理，比如 `malloc` 和 `free` 究竟是如何与操作系统内核交互的。这种层层递进的剖析，让我的知识结构不再是零散的片段，而是一个有机的整体，真正体会到了“知其然，更要知其所以然”的精髓。

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这本书的叙事风格非常独特，它仿佛不是一本教材，而是一位经验丰富的工程师在耐心地指导你进行项目开发。在讨论到面向对象设计原则时，作者用了一种近乎散文的笔调，讲述了“高内聚，低耦合”这些看似抽象的理念如何在实际的软件架构中发挥决定性作用。我尤其欣赏它在涉及并发编程部分的处理方式。并发和多线程往往是初学者的噩梦，充满了死锁、竞态条件等陷阱。这本书没有回避这些复杂性，而是通过引入一个虚拟的“高并发日志系统”项目，循序渐进地展示了互斥锁、信号量以及原子操作的使用场景和适用边界。这种场景驱动的学习路径，使得我对同步机制的理解不再是纯理论的背诵，而是基于实际问题的权衡与取舍，这对于培养健壮的软件思维至关重要。

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这本书的封面设计得很有吸引力，深邃的蓝色背景搭配简洁有力的白色字体，一下子就抓住了我的眼球。我拿到手的时候，首先被它扎实的纸张质量和装帧工艺所吸引，感觉像是精心打磨的艺术品，而不是一本普通的教材。我本身对编程领域充满好奇，但又对C/C++这类老牌语言有些望而却步，觉得它们一定非常枯燥乏味。然而，这本书在初期的章节中，非常巧妙地引入了一些现代化的开发理念和工具链，让我感觉接触到的不是那些陈旧的语法规则，而是一个充满活力的、能够解决实际问题的技术栈。它在介绍基本概念时，不像其他书籍那样堆砌晦涩的定义，而是通过非常生动形象的比喻，将复杂的内存管理和指针概念讲得通俗易懂。特别是对于那些刚刚接触Linux环境下的编程新手来说，这本书提供了一个极其友好的起点，让人在建立起自信心的同时，又能感受到技术背后的深邃魅力。

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不错，一般两天看完

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