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出版者:Prentice Hall

作者:Kip R. Irvine

出品人:

页数:768

译者:

出版时间:2010-3-7

价格:USD 164.60

装帧:Hardcover

isbn号码:9780136022121

丛书系列:

图书标签:

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深入理解现代计算核心：C++面向对象设计与实践 内容简介 本书旨在为读者提供一套全面、深入的C++面向对象编程知识体系，重点聚焦于现代C++标准（C++11/14/17/20）中的核心概念、设计模式以及工程实践。它不仅仅是一本语法手册，更是一部指导软件架构思维、提升代码质量与性能的工具书。 第一部分：现代C++基础与范式转换 本部分将引导读者从传统的C风格编程思维中抽离，全面拥抱C++的面向对象本质。 1.1 C++11/14/17/20的演进与核心特性： 详细解析`auto`关键字的类型推导机制、右值引用（Rvalue References）及其在实现高效移动语义（Move Semantics）中的关键作用。深入探讨`nullptr`的引入、`constexpr`在编译期计算中的潜力，以及lambda表达式（匿名函数对象）如何简化回调和算法的表达。 1.2 构造、析构与资源管理（RAII）： 彻底解析对象的生命周期管理，包括构造函数（默认、拷贝、移动）、析构函数以及拷贝/移动赋值运算符的正确实现。本书将重点阐述资源获取即初始化（RAII）原则，并展示如何利用智能指针（`std::unique_ptr`, `std::shared_ptr`, `std::weak_ptr`）实现异常安全和零泄漏的资源管理，这是构建健壮系统的基石。 1.3 深入理解多态性： 不仅涵盖虚函数（Virtual Functions）和纯虚函数（Pure Virtual Functions）的基本用法，更深入探讨了虚函数表（vtable）的内部机制、虚继承带来的额外开销，以及如何通过`override`和`final`关键字提高代码的安全性和清晰度。分析静态多态（模板）与动态多态（继承）的应用场景权衡。 1.4 模板元编程基础： 介绍函数模板、类模板的定义与实例化。重点讲解模板特化（Specialization）与偏特化（Partial Specialization）的技巧，为理解标准库的复杂实现（如容器与迭代器）打下坚实基础。 第二部分：面向对象设计原则与实践 本部分将理论与工程实践相结合，探讨如何运用面向对象的核心原则构建可维护、可扩展的软件系统。 2.1 SOLID 原则的C++实现： 详细剖析单一职责（SRP）、开放封闭（OCP）、里氏替换（LSP）、接口隔离（ISP）和依赖反转（DIP）这五大面向对象设计原则。通过大量的代码示例，展示如何在C++类结构中体现这些原则，例如使用抽象基类定义清晰的契约，以及如何运用依赖注入（Dependency Injection）技术满足DIP。 2.2 深入抽象与封装： 讨论保护层级（`private`, `protected`, `public`）的合理使用边界。探讨如何在保持高内聚性的同时，通过友元（Friend）机制在特定受控场景下打破封装的必要性与风险。 2.3 组合优于继承： 论证在多数复杂场景下，优先使用对象组合而非深层继承结构的优势。展示如何通过封装内部实现，利用接口（抽象基类）实现灵活的“Has-A”关系，从而降低耦合度，提高系统的灵活性。 2.4 错误处理与异常安全： 建立起一套健壮的异常处理机制。区分值语义（Value Semantics）和引用语义（Reference Semantics）下的异常传播。强调构造函数、析构函数和移动操作的异常安全级别（基本、强、无抛出保证），并指导读者如何编写满足强异常安全保证的代码。 第三部分：设计模式在C++中的应用 本部分系统地介绍GoF设计模式在C++中的具体实现和适用场景，重点关注现代C++特性如何简化传统模式的实现。 3.1 创建型模式： 深入讲解工厂方法（Factory Method）、抽象工厂（Abstract Factory）的实现细节，以及单例模式（Singleton）在多线程环境下的正确且线程安全的实现方式（如Meyers' Singleton）。探讨建造者模式（Builder）在构造复杂对象时的优势。 3.2 结构型模式： 演示适配器（Adapter）如何桥接不兼容的接口，代理（Proxy）模式如何控制对象的访问，以及装饰器（Decorator）模式如何动态地为对象添加职责。 3.3 行为型模式： 重点分析观察者（Observer）模式在事件驱动系统中的应用，命令（Command）模式如何实现操作的封装、排队和撤销功能。还会探讨策略（Strategy）模式如何利用多态性实现算法的动态切换，以及迭代器（Iterator）模式如何统一访问容器元素的方式。 第四部分：面向对象编程的高级主题 本部分探讨C++中与性能、并发和类型系统紧密相关的进阶议题。 4.1 运算符重载与类型系统： 讲解如何重载算术、关系、位操作符，以及流插入/提取运算符。特别关注如何定义和重载下标运算符`[]`和函数调用运算符`()`，以创建行为更像内置类型的自定义类型。 4.2 泛型编程与STL深度剖析： 深入分析C++标准模板库（STL）的内部结构，包括容器（Vector, Map, Set等）的内存布局和性能特征。探究迭代器（Iterator）的四个层级（Input, Output, Forward, Bidirectional, Random Access）及其对算法选择的影响。 4.3 并发与面向对象： 讨论在多线程环境下，如何利用互斥锁（Mutex）、条件变量（Condition Variable）和原子操作（Atomic Operations）来保护共享状态，确保面向对象设计中封装的完整性不被并发访问破坏。 4.4 内存模型与性能考量： 简要介绍C++内存模型对多线程代码的影响，以及如何通过对齐（Alignment）、缓存行（Cache Line）意识编程和虚表查找开销的理解，优化面向对象代码的运行时性能。 本书面向具有一定C/C++基础，希望系统学习现代C++面向对象设计哲学的开发者、软件架构师和高级课程学生。通过对这些核心概念的精深探讨，读者将能够设计出不仅功能正确，而且在可维护性、可扩展性和性能方面都达到工业级标准的软件系统。

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从排版的细节来看，这本书在处理代码示例时展现了极高的专业水准。代码块的背景色、注释的字体和颜色区分都做得恰到好处，确保了代码的可读性达到了最优。更值得称赞的是，对于那些涉及I/O端口操作或中断处理的敏感区域，作者采用了加粗或特殊的边框设计来突出强调，这提醒读者这些是需要格外小心处理的“危险地带”。在描述复杂的内存对齐和缓存一致性概念时，书中使用的插图非常具有洞察力，它们没有陷入过于卡通化的陷阱，而是用极简的几何图形精准地描绘了数据的物理布局和访问路径，有效帮助读者在脑海中构建出多层存储结构的立体模型。这种对视觉辅助工具的精准运用，使得那些原本需要耗费大量精力去想象的硬件交互过程，变得可以被清晰地“看见”和理解，极大地提升了学习效率。

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我对这类偏向底层硬件和汇编语言的教材，通常抱持着一种既期待又害怕的心态。期待的是能够真正洞悉计算机工作原理的“钥匙”，害怕的则是那些晦涩难懂的指令集和繁复的内存管理细节。然而，这本书的引入方式却非常平易近人。它并非一开始就将读者推入一堆寄存器和内存地址的海洋，而是巧妙地从更宏观的架构层面入手，搭建起一个概念性的框架。作者似乎非常懂得初学者的心理障碍，用了大量的类比和生活化的例子来解释那些抽象的逻辑跳转和数据操作。阅读过程中，我时常感觉到自己正与一位经验丰富的老工程师在进行一对一的交流，他耐心地引导你理解为什么某些设计是必然的，以及如果不理解这些底层逻辑，上层的软件开发将是多么脆弱的空中楼阁。这种循序渐进的教学设计，极大地降低了学习曲线的陡峭程度，让那些原本望而却步的读者也能找到切入点，逐步建立起对处理器执行流程的直观感受。

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这本书最让人称赞的一点，在于它并没有将知识点孤立地呈现在读者面前，而是不断地将汇编语言的学习置于整个计算机科学的宏大背景之下进行阐述。它在讲解系统调用时，自然而然地引申到操作系统的内核与用户空间的界限；在讨论栈帧结构时，又会巧妙地带出函数调用的生命周期管理。这种宏观与微观的交织，让读者始终保持着对“为什么学这个”的清晰认知，避免了陷入纯粹的语法记忆泥潭。它提供的不只是一本技术手册，更像是一张通往理解现代计算体系结构全貌的路线图。读完之后，我感觉自己对整个软件栈的理解深度都有了质的提升，那种从“会写代码”到“理解机器如何执行代码”的飞跃，是任何一本纯粹的高级语言教程都无法比拟的深刻体验。

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这本书的封面设计着实引人注目，那种深邃的蓝色调配上金属质感的字体，透着一股理工科的严谨与一丝不苟。初拿到手时，沉甸甸的手感就让人对其中的内容充满了期待，仿佛预示着这是一部需要花费时间和精力去啃噬的硬核之作。装帧的质量也相当出色，即便是经常翻阅，书页的边缘依然保持着良好的状态，这对于经常需要对照查阅的专业书籍来说，无疑是一个加成项。我尤其欣赏它在排版上的用心，清晰的行间距和适中的字体大小，极大地减轻了长时间阅读带来的视觉疲劳。尽管主题本身可能略显枯燥，但通过这种对实体媒介的精心打磨，作者和出版社显然是在向读者传达一个信息：这是一本值得珍视的工具书，而非可以随意丢弃的快餐读物。翻开扉页，那份专业的气息扑面而来，让人对接下来的学习旅程充满了敬畏感和动力。这种对物理呈现的重视，在如今这个电子书泛滥的时代，显得尤为可贵，它提供了一种沉浸式的、可触摸的学习体验。

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书中对于指令集的详尽阐述，简直可以称得上是一本微型手册的典范。它不仅仅是罗列了每一条指令的功能，更重要的是，它深入探讨了每一条指令背后的操作含义以及在特定上下文中的性能影响。我特别留意了关于寻址模式的部分，这是新手最容易混淆的地方，但这本书通过清晰的图示和对比，将直接寻址、间接寻址、基址加偏移量等复杂模式解析得淋漓尽致。每当介绍完一个指令族，后面总会紧跟着若干个精心设计的练习题或代码片段，这些片段往往不是那种为了练习而练习的无意义组合，而是高度贴合实际系统编程中常见问题的模型。完成这些练习后，我能明显感觉到自己对程序流控制的掌控力得到了质的飞跃，不再满足于停留在高级语言的抽象层面，而是开始思考代码最终在硅片上是如何被执行的，这种思维上的迁移是极其宝贵的。

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