C++: A Dialog: Programming with the C++ Standard Library pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Prentice Hall PTR

作者:Steve Heller

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2002-08-30

价格:USD 44.99

装帧:Paperback

isbn号码:9780130094025

丛书系列:

图书标签:

• C++
• 程序设计
• C/C++
• c++
• C++
• Standard
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• Computer
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探索现代 C++ 的核心与实践：面向性能与可靠性的系统编程指南 内容概述：聚焦于现代 C++ 标准库的深度应用与工程实践 本书旨在为经验丰富的 C++ 开发者提供一套全面、深入且面向实际应用的指南，专注于 C++ 标准库（Standard Library） 在构建高性能、高可靠性现代系统中所扮演的核心角色。我们不局限于语言特性的罗列，而是深入剖析标准库组件的设计哲学、性能考量及其在复杂工程问题中的最佳实践。 全书结构围绕 C++17/20/23 标准的演进展开，强调如何利用现代语言特性与标准库的强大功能，编写出更简洁、更安全、更易于维护的代码。 --- 第一部分：现代 C++ 基础与范式转变 本部分奠定现代 C++ 编程的基石，重点强调从传统 C++ 范式到现代（尤其是基于 Value Semantics 和 RAII 的）范式的转变。 1. 值的语义与所有权模型： 我们将深入探讨 C++ 中“值”的真正含义，区别于传统的指针和引用。详细讲解 `std::move`、右值引用（Rvalue References）如何彻底改变资源管理，并介绍 `std::unique_ptr`、`std::shared_ptr`、`std::weak_ptr` 这三大智能指针的内部机制、性能权衡（如引用计数开销、内存分配策略），以及在并发和异常安全环境下的正确使用模式。特别关注 Pimpl Idiom 在信息隐藏与编译时间优化中的应用，以及它如何与智能指针协同工作。 2. 容器与序列的高效利用： 超越对 `std::vector` 和 `std::map` 的基本介绍，本章深入探究它们的底层实现细节。剖析 `std::vector` 的内存布局、容量管理和重新分配策略。对于关联容器（如 `std::map`, `std::unordered_map`），我们将对比基于红黑树和哈希表的性能特征，重点分析哈希函数的选择、冲突解决机制（如开放寻址与链式法）对实际性能的影响。对于字符串处理，详述 `std::string_view` 的引入如何解决传统字符串拷贝带来的性能瓶颈，并展示在零拷贝场景下的工程应用。 3. 算法的表达力：迭代器与范围（Ranges）： 本章是标准库应用的核心。首先，系统性地梳理迭代器的概念层次结构（Input, Output, Forward, Bidirectional, Random Access）。接着，重点介绍 C++20 Ranges 库 的革命性影响。我们将展示如何使用 Ranges Adopters（如 `| std::views::filter`, `| std::views::transform`）来创建惰性、组合式的算法管道，从而显著提高代码的可读性和模块化程度，同时避免不必要的中间容器创建。通过具体的例子，对比传统算法（如 `std::for_each`）与 Range-Based 算法的性能和表达力差异。 --- 第二部分：并发、并行与时间：构建响应式系统 现代应用必须是并发的和响应式的。本部分聚焦于 C++ 标准库提供的原生线程支持和原子操作，以确保数据竞争的消除和高效的资源同步。 4. 现代并发编程模型： 详细解析 `std::thread` 的生命周期管理、Join 与 Detach 的正确使用场景。深入研究 同步原语：`std::mutex`（包括递归锁与快速互斥锁的权衡）、`std::lock_guard`, `std::unique_lock` 的 RAII 原则应用。重点讲解 条件变量（`std::condition_variable`） 在生产者-消费者模型中的精确实现，并讨论死锁的检测与预防策略。 5. 原子操作与内存模型： 这是实现无锁（Lock-Free）或低锁数据结构的基石。本章详细讲解 C++ 内存模型（Memory Model），阐明 `std::memory_order`（Relaxed, Acquire, Release, SeqCst）对编译器优化和硬件缓存一致性的影响。通过实例，展示如何使用 `std::atomic` 来安全地实现计数器、标志位以及更复杂的 Compare-and-Swap (CAS) 循环，以构建高效的无锁队列或栈。 6. 异步任务与未来（Futures）： 讲解 `std::async` 的启动策略（Defer vs. Launch-Policy）及其资源管理。深入剖析 `std::promise`、`std::future` 及其配对机制，用于跨线程安全地传递结果或异常。特别关注 `std::packaged_task` 在将函数封装为可异步执行任务中的作用，以及在 C++23 中引入的更灵活的 `std::execution` 策略如何与并行算法结合。 --- 第三部分：工具、诊断与系统交互 本部分涵盖标准库中用于错误处理、时间度量、I/O 操作以及类型反射的高级工具。 7. 错误处理的演进：异常、错误码与可选值： 系统性地评估不同错误处理机制的适用场景。深入分析 异常安全（Exception Safety） 的三个等级（Basic, Strong, Nothrow Guarantee）及其与 RAII 的紧密联系。详述 `std::error_code` 和 `std::expected`（C++23）的引入，如何使函数签名更加清晰地表达潜在的失败路径，并提供在性能敏感或不能使用异常的上下文中进行错误传播的强大工具。 8. 高精度时间与性能度量： 超越 `std::chrono::system_clock` 的限制，重点研究 `std::chrono::steady_clock` 和 `std::chrono::high_resolution_clock` 在基准测试和计时中的精确用法。讲解如何利用 `` 库进行时间点的算术运算，以及如何定义自定义的时间点和时间跨度，以适应特定的领域需求。 9. 文件系统与 I/O 优化： 全面介绍 `std::filesystem` 库，用于跨平台地进行路径操作、文件属性查询和目录遍历。在 I/O 部分，对比 `std::cin/cout`（同步）与 `std::fstream` 的性能特征。深入讲解如何通过 `std::ios_base::sync_with_stdio(false)` 调整 I/O 性能，并讨论在需要高性能、低延迟的数据流处理中，何时应考虑使用更底层的、非标准库的 I/O 封装。 10. 类型信息与元编程的边界： 介绍标准库如何辅助编译期决策。深入探讨 RTTI 的替代方案，如 `std::is_same`, `std::is_base_of` 等 Type Traits。展示 `std::tuple` 和 `std::variant` 如何构建强大的、类型安全的异构数据结构，以及 `std::visit` 如何安全地处理 `std::variant` 的所有可能类型。最后，简要介绍 C++20 的 Concepts 及其与模板库的结合，如何从根本上改善模板错误信息的清晰度和可维护性。 --- 目标读者 本书面向有至少三年 C++ 经验，熟悉面向对象和泛型编程，并致力于将代码迁移到 C++17 或更高标准的软件架构师、高级工程师和系统级程序员。读者需要具备扎实的计算机科学基础和对性能敏感度高的工程背景。 本书特点 实践驱动： 每个章节都包含详尽的、可复现的代码示例，展示标准库组件在真实世界难题中的应用。 底层洞察： 揭示 STL 容器、算法和并发原语的内部实现机制，帮助读者做出更优的性能决策。 标准演进： 紧密跟踪 C++ 标准的最新进展，确保读者掌握最前沿、最安全的编程范式。

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我翻开书的第一感觉是它的排版设计非常人性化。页边距留得恰到好处，既不会让文字显得过于拥挤，也不会因为过大的边距而浪费纸张。章节标题和副标题的字体大小和粗细都经过精心调整，使得内容的层次感非常清晰，阅读起来一目了然，不会因为信息量大而感到疲惫。代码块的排版更是可圈可点，采用了等宽字体，并且有良好的缩进和高亮显示，这对于理解复杂的C++代码至关重要。每段代码块都紧随其后的解释，清晰地阐述了代码的功能和设计思路，这种“先看代码，后看解释”或者“边看代码，边看解释”的学习方式，大大提高了我的学习效率。我特别欣赏书中大量使用图表和示意图来解释抽象的概念，比如STL容器的内部结构、算法的执行流程等等，这些图表生动形象，比单纯的文字描述更能帮助我理解。书中的示例代码也相当精炼，通常只聚焦于讲解一个特定的特性或函数，并且都能够直接运行，这是非常重要的，它鼓励我动手实践，而不是仅仅停留在理论层面。每一次调试运行这些示例代码，都能加深我对知识点的理解，并让我对C++标准库的强大功能有了更直观的认识。

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这本书在知识的组织和逻辑性方面做得非常优秀。作者并没有将C++标准库的所有内容一股脑地抛给读者，而是按照一种非常清晰的逻辑顺序来展开。通常，会先从最基础、最核心的概念开始，比如输入输出流、容器的基本用法，然后逐步深入到更复杂的算法、迭代器、函数对象等。这种循序渐进的学习方式，让我能够逐步建立起对C++标准库的理解，不会因为一开始接触到太多复杂的概念而感到 overwhelming。每个章节之间都存在着紧密的联系，前一章的知识往往是后一章学习的基础。作者还善于利用“预告”和“回顾”的方式来连接不同的章节，例如在介绍某个新概念时，会提前提及它与之前学过的某个知识点之间的关系，或者在章节末尾对本章内容进行总结，并引出下一章的主题。这种精心的组织，使得整本书的知识体系显得非常完整和连贯，让我能够始终保持清晰的学习思路，不至于迷失在浩瀚的知识海洋中。

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本书的实用性超出了我的预期。我一直认为，学习编程语言不仅仅是学习语法规则，更重要的是如何利用语言提供的工具和库来解决实际问题。这本书在这方面做得非常出色。它提供了大量贴近实际开发场景的示例代码，这些代码不仅仅是枯燥的语法演示，而是真正展示了如何运用C++标准库来完成具体的任务。比如，在文件操作的部分，书中提供了一个完整的示例，展示了如何使用 `fstream` 来读取和写入各种格式的文件，并且还涉及到了错误处理和异常捕获，这对于我日后进行文件I/O操作非常有指导意义。在字符串处理方面，书中不仅讲解了 `string` 类，还介绍了正则表达式库，并通过实际案例展示了如何使用它们来解析文本、提取信息。更重要的是，书中还分享了一些高级技巧，例如如何利用 `std::function` 和 `std::bind` 来实现函数式编程的风格，以及如何使用智能指针来管理内存，这些都是现代C++开发中不可或缺的技能。每一次阅读，我都能从书中找到解决我在实际开发中遇到的问题的灵感和方法，让我感觉这本书不仅仅是一本教材，更是一位经验丰富的导师，随时给我提供帮助。

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从读者的角度来看，这本书最大的优点之一在于它对“为什么”的解释。很多技术书籍往往只告诉你“怎么做”，但这本书则花了大量篇幅去解释“为什么这么做”。例如，在讲解 `std::vector` 和 `std::list` 的区别时，作者不仅仅列出了它们在插入删除效率上的差异，还深入分析了它们底层数据结构的设计，解释了为什么 `vector` 在尾部插入效率高，而 `list` 在中间插入效率高。这种追根溯源的讲解方式，让我能够更深刻地理解C++标准库的设计哲学，以及各种组件的优缺点。当我知道了这些“为什么”，我才能在实际开发中做出更明智的选择，而不是盲目地遵循某些“规则”。书中还穿插了一些关于C++语言发展历史的介绍，以及标准库的设计演变过程，这让我对C++这个语言有了更全面的认识，也理解了为什么某些特性会以目前的形式存在。这种深入的探究，让我感觉自己不仅仅是在学习一门技术，更是在学习一种思考方式，一种解决问题的工程思维。

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我最看重的是这本书的深度和广度。它不仅仅是停留在对C++标准库各个组件的简单介绍，而是深入剖析了其设计理念、实现原理以及最佳实践。例如，在讲解STL的容器时，作者不仅介绍了 `vector`、`list`、`deque` 等常用容器的基本用法，还详细解释了它们在内存管理、元素插入删除等方面的性能差异，以及为什么在特定场景下应该选择哪种容器。对于算法部分，它覆盖了从基本的排序、查找，到更复杂的数值算法和字符串算法，并且深入讲解了这些算法的时间复杂度和空间复杂度，以及在不同场景下的适用性。作者还花了相当大的篇幅来讨论如何有效地使用标准库，包括如何避免常见的错误，如何编写高效的代码，以及如何利用标准库来构建更健壮、可维护的应用程序。我特别喜欢书中关于“泛型编程”和“模板元编程”的章节，这些是C++强大之处的体现，作者用清晰的思路和大量的实例，让我对这些高级概念有了更深入的理解。这本书的广度也令人称赞，它几乎涵盖了C++标准库的所有重要组成部分，让我能够建立起一个全面而系统的知识体系。

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这本书的语言风格给我留下了深刻的印象。作者以一种非常平易近人的方式来讲解C++标准库的各个方面，仿佛在与读者进行一场轻松愉快的对话。虽然C++本身是一门相对复杂的语言，但作者并没有使用过于晦涩难懂的专业术语，而是尽量用通俗易懂的语言来解释每一个概念。即使是一些非常底层的细节，作者也能将其分解成更小的、易于理解的部分，并辅以清晰的类比和生活化的例子。例如，在解释迭代器的工作原理时，作者并没有直接抛出复杂的指针操作，而是用“指向某个位置的标记”来比喻，这让我这个初学者很快就抓住了核心思想。同时，作者的语言中也流露出对C++的热情和对编程艺术的追求，这种积极的态度也会感染读者，激发我们学习的动力。即使是我在阅读过程中遇到一些稍显困难的部分，作者也会适时地给出一些“提示”或者“注意事项”，这些小小的贴士往往能帮助我避免一些常见的陷阱，或者从更深层次去思考问题。这种“教学相长”的对话式风格，让学习过程变得更加愉快和有效，我感觉自己不是在被动地接受信息，而是在主动地与作者一起探索C++的世界。

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总的来说，这本书给我带来了非常积极的学习体验。它不仅仅是一本关于C++标准库的书，更是一本关于如何成为一名优秀C++程序员的书。作者的耐心、专业以及对教学的热情，贯穿了整本书的始终。我从中不仅学到了C++标准库的知识，更重要的是，我学会了如何去学习，如何去思考，如何去解决问题。这本书让我对C++这门语言产生了更深的敬意，也让我对未来的学习充满了信心。我感谢作者能够将如此复杂的技术以如此清晰、生动、实用的方式呈现出来，让C++标准库的学习不再是一件枯燥乏味的事情，而是一场充满乐趣的探索之旅。我已经迫不及待地想将书中所学运用到实际项目中，并且期待着在未来能够继续通过这本书来深化我的理解，不断提升我的编程技能。这本书无愧于其“对话”的副标题，它确实引导我进行了一场深入而富有成效的C++标准库学习之旅。

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这本书的参考价值非常高，可以作为我日后工作中的一本“常备手册”。即使在学习完之后，我也会经常翻阅其中的某些章节，来回顾某些细节或者查找特定的函数用法。书中的索引做得非常完善，我可以快速地根据关键词找到我需要的内容，这对于提高工作效率至关重要。我发现，很多我在实际项目中遇到的棘手问题，都能在书中找到相应的解决方案或者启发。例如，在处理复杂的数据结构时，我会翻阅书中关于各种容器和算法的章节，寻找最适合的实现方式。在优化代码性能时，我会查阅关于复杂度分析和高效编程技巧的章节。作者并没有仅仅停留在教授基础知识，而是将其与实际应用紧密结合，这使得这本书具有了超越普通教材的价值，成为了一本真正能够指导我解决实际编程问题的工具书。我可以预见，在我的C++学习和工作生涯中，这本书将伴随我成长，并不断为我提供新的见解和帮助。

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这本书的封面设计极具吸引力，简洁却不失专业感。蓝色的主色调搭配白色的字体，营造出一种沉稳而智慧的氛围。封面上“C++: A Dialog: Programming with the C++ Standard Library”几个大字，用一种优雅的字体呈现，仿佛在邀请读者进行一场深入的对话。我尤其喜欢封面上那个抽象的、由线条和圆形组成的图案，它微妙地暗示了C++语言的逻辑性和标准库的互联互通，让人在翻开书页之前就充满了探索的欲望。这本书的尺寸也很合适，拿在手中感觉非常舒适，方便携带和阅读，无论是在舒适的沙发上，还是在咖啡馆的一角，亦或是通勤的路上，都能成为我学习C++的得力助手。包装的质量也相当不错，书页的纸张厚实且有质感，印刷清晰，没有毛边或漏墨的情况，这对于一本需要反复查阅的技术书籍来说至关重要。封底的简介虽然简短，却精准地概括了本书的重点，并且用词考究，让人立刻就能感受到作者对C++标准库的深刻理解和对教学的热情。我购买这本书的初衷是希望能够更系统地学习C++标准库，因为我知道，掌握标准库是成为一名优秀C++开发者的关键。这本书的外观无疑给了我一个良好的第一印象，让我对后续的学习内容充满了期待，相信它能够引领我走进C++标准库的精彩世界。

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我特别喜欢书中提供的“练习题”和“挑战”。虽然这本书以“对话”为形式，但其严谨性丝毫不减。在每个重要的知识点讲解完毕后，通常会附带一些精心设计的练习题，这些题目类型多样，有的考察对概念的理解，有的则需要运用所学知识来解决一个小的编程问题。更重要的是，书中还提供了一些“挑战性”的任务，这些任务往往需要综合运用多个章节的知识，并且有一定的难度，但一旦完成，带来的成就感是巨大的。这些挑战不仅仅是为了巩固知识，更是为了培养我的独立思考和解决问题的能力。我曾花费一个下午的时间来攻克一个关于多线程同步的挑战，虽然过程有些艰难，但最终当我成功运行出预期的结果时，我感觉自己的编程能力得到了显著的提升。作者也鼓励读者去查阅官方文档和在线资源，这种引导性的学习方式，让我知道如何在一个更广阔的环境中继续深造，而不仅仅依赖于书本。

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大二的时候读的

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