C++标准库：学习教本与参考工具（第二版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

图书标签:

• C++
• 标准库
• 编程
• 参考书
• 学习
• 第二版
• STL
• 教学
• 工具书
• 技术
• 开发

　　C++标准库提供一整套用途广泛的classes和interfaces，大大扩充了C++语言。然而这个巨大的产品无法自带完善的解释。为能够完整使用其所有组件并受惠于其强大威力，你需要一个好教本，它必须比仅只列出classes和其functions多得多。

　　《C++标准库-学习教本与参考手册 第二版》谈的是与最新ANSI/ISO C++ Standard (C++11) 结合的标准库。本书为标准库的每一组件提供范围广泛的说明，包括目的与设计之介绍，复杂观念之清晰描述，必要之编程细节，陷阱之归纳整理，关键classes与functions之精确宣告和定义，以及为数众多且有效运行之程式码。具体而言，本书专注于标准模板库（Standard Template Library, STL)，详细盘查了其中的容器（containers）、迭代器（iterators）、函式物件（function objects）和STL演算法（algorithms）。

　　本书涵盖C++11标准库的所有新组件，包括：

　　‧Concurrency
　　‧Fractional Arithmetic
　　‧Clocks and timers
　　‧Tuples
　　‧New STL containers
　　‧New STL algorithms
　　‧New smart pointers
　　‧New locale facets
　　‧Random numbers and distributions
　　‧Type traits and utilities
　　‧Regular expressions

　　本书也诊察了新的C++编程风貌和它对标准库的影响，包括lambdas, range-based for loops, move semantics和variadic templates.

　　本书官网是www.cppstdlib.com，你可以在其中找到本书的范例程式码。

C++标准库：学习教本与参考工具（第二版） 内容详尽介绍 本书是为C++开发者量身打造的权威指南，旨在深入剖析C++标准库的每一个关键组件。作为一本集学习性与参考性于一体的工具书，它不仅详细阐述了标准库的设计哲学和演进历程，更提供了详尽的代码示例和实战技巧，确保读者能够高效、准确地运用标准库来构建健壮、高性能的应用程序。 第一部分：基础与核心概念 本书首先奠定了坚实的理论基础，详细介绍了C++标准库的整体架构、命名空间（`std`）、内存管理模型以及类型系统。 1. C++语言与标准库的交互： 深入探讨了C++语言特性如何与标准库紧密结合，特别是与模板（Templates）、类型萃取（Type Traits）和运行时类型信息（RTTI）的关系。讲解了标准库头文件包含的最佳实践，以及在不同编译器和标准版本（C++11/14/17/20）下的兼容性处理。 2. 内存管理与资源获取即初始化（RAII）： 本章详细解析了C++的内存模型，包括栈、堆以及全局存储区。重点剖析了智能指针（`std::unique_ptr`, `std::shared_ptr`, `std::weak_ptr`）的内部实现机制、性能考量和生命周期管理。通过大量的代码示例，展示了如何利用RAII原则编写无内存泄漏的资源管理代码，覆盖了文件流、锁和自定义资源的管理。 3. 错误处理与异常安全： 系统地介绍了C++的异常处理机制（`try-catch-throw`）。阐述了不同级别的异常安全保证（无抛出、基本、强异常安全），并结合标准库容器和算法，演示如何编写保证异常安全的函数。同时，也涵盖了错误码和`std::optional`等现代C++错误处理模式的比较与应用。 第二部分：容器（Containers）的深度解析 容器是标准库的核心支柱，本书对所有内置容器进行了详尽的解构，不仅关注其接口，更深挖其内部数据结构和性能特征。 1. 顺序容器（Sequential Containers）： `std::vector`： 深入分析其动态数组的内存分配策略、迭代器失效规则、以及移动语义（Move Semantics）对其性能的革命性影响。提供了关于预分配（Pre-allocation）和空间收缩（Shrinking）的实战建议。 `std::deque`： 解释其基于块（Chunked Array）的结构如何实现高效的首尾插入/删除操作，以及与`std::vector`在随机访问性能上的细微差别。 `std::list`： 剖析双向链表的实现，重点讲解其在迭代器稳定性和插入/删除效率方面的优势与代价。 `std::array`： 讲解固定大小数组的优势，以及它如何作为对C风格数组的现代替代品。 2. 关联容器（Associative Containers）： 基于树的容器（`std::set`, `std::map`, `std::multiset`, `std::multimap`）： 详细描述了底层红黑树（Red-Black Tree）的平衡机制，解释了为什么它们提供$O(log N)$的查找、插入和删除复杂度。深入探讨了自定义比较函数（Comparator）的使用和对性能的影响。 无序关联容器（Unordered Containers）： 聚焦于`std::unordered_set`, `std::unordered_map`等，全面解析哈希表的内部结构、哈希函数的设计原则、冲突解决策略（如开放定址法或链表法），以及加载因子（Load Factor）对性能的决定性作用。 3. 容器适配器（Container Adaptors）： `std::stack`, `std::queue`, `std::priority_queue`： 讲解这些适配器如何通过封装底层容器（如默认的`std::deque`）来提供特定的抽象接口。重点分析了优先队列中堆（Heap）的构建和维护过程。 第三部分：算法（Algorithms）与迭代器（Iterators） 本书将算法与迭代器视为一个整体，因为迭代器是连接容器与算法的桥梁。 1. 迭代器模型与层级结构： 详尽介绍C++迭代器的五大类别（输入、输出、前向、双向、随机访问），解释它们如何定义了算法的操作能力。深入探讨了迭代器适配器（如`std::reverse_iterator`）的用法。 2. 标准算法库的分类与应用： 修改序列算法： 如`std::sort`, `std::stable_sort`, `std::transform`, `std::generate`。深入分析了`std::sort`在不同C++标准中实现的优化，例如混合排序策略的使用。 非修改序列算法： 如`std::find`, `std::count`, `std::mismatch`。讨论了这些算法如何利用迭代器范围的特性进行高效遍历。 集合操作算法： 如`std::set_union`, `std::set_intersection`，强调这些算法要求输入范围必须预先排序。 数值算法： 详细讲解`std::accumulate`, `std::inner_product`等，并探讨了如何结合Lambda表达式实现复杂的数值计算。 3. C++20 Ranges 库的革命： 本书专门开辟章节讲解C++20引入的Ranges库。展示了如何使用视图（Views）和管道操作符（Pipe Operator `|`）来编写更具可组合性、更易读的算法链，有效避免了传统算法中繁琐的迭代器对传递。 第四部分：实用工具与并发编程 本部分聚焦于标准库提供的辅助工具和现代C++中至关重要的并发支持。 1. 字符串与格式化（``, ``, ``）： `std::string`和`std::string_view`： 深入比较两者的设计目的和性能差异。讲解了`string_view`在避免不必要内存拷贝中的关键作用。 流（Streams）： 剖析`std::ios_base`，`std::istream`, `std::ostream`的工作原理，包括格式化输入输出（`std::setw`, `std::fixed`）和基于字符串的流（`std::stringstream`）。 C++20 ``： 详细介绍现代、类型安全、高性能的格式化库，作为旧有`printf`和`std::cout`的有力替代品。 2. 时间与日期（``）： 详尽解释了C++时间库的设计，包括时间点（Time Point）、时间跨度（Duration）和时钟（Clocks）的概念。展示了如何精确测量代码执行时间，并进行跨时区或高精度时间计算。 3. 实用工具（``, ``, ``）： 讲解`std::pair`和`std::tuple`的结构，以及结构化绑定（Structured Bindings）如何简化元组和结构体的使用。重点解析了`std::move`、`std::forward`和完美转发（Perfect Forwarding）在编写泛型代码中的核心地位。 4. 并发与并行性（``, ``, ``）： 全面覆盖现代C++的并发编程模型。 线程管理： 如何使用`std::thread`创建和管理线程，以及线程的同步机制。 同步原语： 深入讲解互斥量（`std::mutex`, `std::recursive_mutex`）、条件变量（`std::condition_variable`）和读写锁（`std::shared_mutex`）的正确使用模式，强调死锁预防。 异步操作： 阐述`std::promise`, `std::future`, `std::async`在实现异步任务和结果返回中的作用。 总结与学习路线图 本书的组织结构遵循“由浅入深，理论与实践结合”的原则。对于初学者，可以跟随章节顺序逐步建立对标准库的认知；对于经验丰富的开发者，本书提供了丰富的“黑箱内部”细节和高级优化策略，使其能够定位性能瓶颈并充分利用C++标准库的强大能力。附录部分提供了关键API的速查表和错误代码对照，确保其作为案头参考工具的价值。

作者简介

Nicolai M. Josuttis

　　Nicolai M. Josuttis是一位独立技术顾问，他设计中大型软体系统，应用领域横跨电子通讯、交通、金融、制造业。身为C++标准委员会之library working group前任会员，他因为写出了权威着作（本书）而广为编程社群（programming community）熟知。除了自1999年第一版问世便成为全球销售冠军之《The C++ Standard Library》，他的着作还包括《C++ Templates: The Complete Guide》（与David Vandevoorde合着，Addison-Wesley, 2003）以及《SOA in Practice: The Art of Distributed System Design》（O'Reilly Media, 2007）

译者简介

侯捷

　　侯捷是一位独立技术顾问，2005年起客座任教于南京大学和同济大学迄今。在此之前他曾在台湾工研院开发CAD/CAM软体并任教于元智大学。着有《深入浅出MFC》、《STL源码剖析》、《无责任书评》，译有《C++ Primer》、《Effective C++》、《More Effective C++》等书。

1 关于本书
2 C++ 及标准库简介
3 语言新特性
4 一般概念
5 通用工具
6 标准模板库
7 STL 容器
8 细探 STL 容器成员
9 STL 迭代器
10 STL 函式物件及 Lambdas
11 STL 演算法
12 特殊容器
13 字串
14 正则表达式
15 以Stream 完成I/O
16 国际化
17 数值
18 并行运算
19 分配器
参考书目
索引

 第二版译序

　　『不熟悉C++ 标准库，任何人都称不上是高生产力的C++ 程式员。』
　　这是我对每一位学生说的话。

　　自C++98 (1998) 至C++11 (2011)，这个语言有了相当的变化。而变化尤其剧烈—或者你也可以说攻城略地尤其大者 — 是其日益包山包海的标准库（Standard Library）。如今，不但昔日闪亮招牌如STL容器、演算法、迭代器…依然熠熠发光，更添加了Tuples, Smart Pointers, Type Traits, Clocks and Timers, Regular Expression, Concurrency…等众多组件。脚步一个没跟上，很可能同侪写出来的程式码，在你眼中都要逐渐模煳逐渐陌生了。

　　面对陌生，我们最大的障碍在于心中的怯弱。To be or not to be, that’s the question! 不要像哈姆雷特一样犹豫不决。面对前程，必须果敢。

　　愈来愈多的术语，特别是组合式长术语，为翻译带来极大困扰。关于术语翻译，我的态度如下：

　　＊技术书籍（尤其高阶技术书籍）之中译，价值不在于体现全中文化阅读。直接呈现英文术语很多时候更能营造突出的视觉效果，进而有利阅读，形成深刻印象。

　　＊尽可能兼顾中英词性平衡。例如「面对向量和deque两种容器…」就不如「面对vector和deque两种容器…」读来顺畅。

　　＊ 本书读者不可能受制于英文单字。我们要学习的是术语代表的技术，而非术语的中文名称。

　　＊与C++关键字重合的术语多半不译，例如static, template, class…以及延伸出去的member template, function template, class template…等等。

　　＊任何术语第一次出现（或相隔一长段距离后再出现）时多半中英并陈。但由于你可能採取跳跃式阅读，所谓「第一次出现」或「相隔一长段距离后再次出现」也许对你意义不大。

　　＊STL各资料结构名称皆不译，例如array, vector, list, deque, hast table, map, set, stack, queue, tree…。

　　＊STL六大组件的英文术语原欲全部保留，但由于频繁出现，对版面的中英比例形成视觉威胁，因此採用以下译名：container容器，algorithm演算法，iterator迭代器，adapter配接器，functor object函式物件，allocator分配器。这些术语有时中文呈现，有时英文呈现，有时中英并陈，取决于当时语境。

　　＊全书按英文版页次编排，并因此得以保留原书极其详尽的索引。索引词条皆不译 (因为书中相应保留了相当份量的英文术语)。

　　这是个知识爆炸、资讯量也爆炸的时代。网路上如山似海的资讯：文章、文件、文档、文献和繁若天星的论坛、群组…，很多都是免费的（因而似乎特别有吸引力），但我们的精力和时间才是更宝贵的东西。检阅并且评论过许许多多C++ 标准库相关读物后，面对这本结构和细节都臻上乘的优秀教本，我强烈推荐给你。


第二版序言

　　我从未想过本书第一版会卖得如此长久。现在，经过12年的等待，出新版本的时候到了，一个涵盖最新C++11标准的新版本。

　　注意，其中的意义比仅仅添加新子库更多更大。C++已经改变了，其标准库的几乎所有典型应用如今看起来都有那么一点不同。这不是因为语言出现巨大变化，而是许多小改变造成的结果，例如运用rvalue references和move semantics, range-based for loops, auto, 以及新的template特性。因此，本书不但展现原标准库的补充性质及新成员，书中所有例子也都从新写过，或至少局部改写。尽管如此，为了支援那些仍然使用「旧」C++环境的程式员，本书会在遭遇C++ 版本差异时加以描述。

　　我学习C++11有一段艰难的历程。大约二年前我开始看C++11但并未追随标准化的脚步，因此确实遭遇了理解上的麻烦。但是标准委员会的人帮助我描述及表现C++11新特性，一如它们如今呈现的样貌。

　　最后，请注意，本书有个困扰：虽然份量上由800页成长到超过1,100页，我还是无法完整呈现C++标准库。标准库中单单针对C++11就有大约750页的描述，都是十分精鍊的文字，没有太多说明。基于这个原因，我必须取舍哪些性质需要描述，并决定以怎样的细度描述之。再一次，C++社群中的许多人帮助我做出决定。我的企图集中在一般应用程式员需要的东西。若干本书舍弃的部分被我做成一份补充篇章放在本书官网 www.cppstdlib.com。即便如此，你还是会在C++标准规格书中找到我未曾讨论的细节。

　　教学的艺术，并非体现在「呈现每一面」，而是一种「从砂砺中滔洗黄金」的艺术，从中取得最大价值。但愿我是成功的。

评分☆☆☆☆☆

說實話，在台灣的軟體開發圈子裡，C++一直都佔有很重要的地位，從遊戲開發到嵌入式系統，再到高效能計算，處處都有它的身影。然而，C++標準庫的學習曲線，對許多人來說都是一道不小的門檻。我自己在工作中有時候也會遇到一些標準庫方面的疑難雜症，想要找一本既能深入淺出，又能作為隨時參考的書籍，一直是我心中的期盼。這本《C++標準庫：學習教本與參考工具（第二版）》的出現，讓我眼前一亮。我對它的「學習教本」部分充滿了想像，不知道它會如何系統地引導讀者建立對標準庫的全面認識。是從最核心的STL開始，還是會先從基礎的資料型別、運算子、控制結構等C++語言本身的概念做個簡要的回顧，再逐步引入標準庫呢？我特別期待書中能對C++的幾個核心標準庫模組，例如 `<vector>`、`<string>`、`<algorithm>`、`<map>`、`<set>` 等，進行詳細的講解，並提供豐富的程式碼範例。而「參考工具」這個稱謂，更讓我聯想到一本隨手翻閱、快速解決問題的實用手冊。我希望書中能夠包含豐富的索引，讓讀者能夠快速找到所需的資訊，並且對於各種函式、類別的用法、參數、傳回值，以及常見的錯誤和注意事項，都能有清晰的說明。這本第二版，聽起來就代表著它已經不斷打磨和更新，相信內容一定是經過時間檢驗的精品，非常值得入手。

评分☆☆☆☆☆

我還記得好幾年前，剛開始接觸C++程式設計時，標準庫對我來說簡直是一團迷霧。STL的各種容器（vector, list, map, set...）和演算法（sort, find, transform...），還有那些看不懂的迭代器，都讓我頭痛不已。那時候，我經常依賴網路上的零散資訊，或是求助於論壇上的前輩，才能勉強把程式寫出來。現在看到這本《C++標準庫：學習教本與參考工具（第二版）》，我真的覺得，如果早點有這本書，我的學習曲線一定會平緩許多。我非常好奇它在「學習教本」的篇幅中，是如何引導讀者從無到有地理解這些概念的。是先從最基本的容器開始，逐步介紹它們的特性和使用情境嗎？還是會先建立一個整體的觀念，再深入探討各個子系統？而且，「參考工具」的定位也很吸引人，這意味著它不只是一本教科書，更是一本隨手可查的工具書。我希望書中能夠包含豐富的程式碼範例，而且範例要貼近實際應用，能夠直接套用到我們的專案中。另外，對於一些容易混淆的概念，例如迭代器失效的問題、容器的效能比較、或是不同演算法的適用時機，我非常期待書中能有清晰的圖解和詳細的說明。這本第二版，聽起來就代表著它已經歷經市場的考驗，並且不斷更新，相信內容一定更加紮實、權威。

评分☆☆☆☆☆

身為一個在台灣的軟體工程師，我對C++的感情非常複雜，有時候覺得它既強大又迷人，有時候又覺得它像個脾氣古怪的老頑童，總是在不經意間給你一個驚喜（或驚嚇）。特別是在處理C++標準庫的時候，有時候真的會覺得大海撈針。平常開發時，雖然會用到一些STL的容器和演算法，但很多時候只是知其然，不知其所以然，遇到一些比較深入的用法，或是想優化程式效能的時候，就感到力不從心。這本《C++標準庫：學習教本與參考工具（第二版）》的出現，對我來說就像是黑暗中的一道曙光。我非常好奇它在「學習教本」的部分，會不會針對一些常見的迷思或是誤解，提供清晰的解釋？例如STL容器的底層實現原理，或是演算法的時空複雜度分析。而且，C++標準庫的演進非常快速，標準版本不斷更新，也增加了新的特性和函式。第二版聽起來就代表著它已經跟上了最新的腳步，這對我們這些希望保持技術前沿的開發者來說，是相當重要的。我特別期待書中能有對C++11、C++14、C++17甚至C++20標準庫新特性的深入介紹，像是智慧指標、Lambda表達式、檔案系統、併發原語等等。我認為一本好的參考書，不僅要有廣度的介紹，更要有深度的剖析，能夠讓我們不僅知道「怎麼用」，更能理解「為什麼這麼設計」。

评分☆☆☆☆☆

哇！看到這本《C++標準庫：學習教本與參考工具（第二版）》的封面，腦海中立刻湧現出許多學生時代埋頭苦幹、拼命鑽研程式碼的畫面。身為一個在台灣的C++愛好者，我常常覺得，學程式語言就像在爬一座高山，而C++的標準庫，更是那座山上層層疊疊、錯綜複雜的懸崖峭壁。雖然我還沒機會翻開這本書，但光看書名，就已經讓我充滿期待！「學習教本」代表著它應該有系統地引導我們這些初學者，從最基礎的概念到進階的應用，一步一步地建立起扎實的知識基礎。而「參考工具」，則意味著它能成為我們在實際開發過程中，隨時可以倚賴的寶典，當我們遇到問題，或是想深入了解某個函式、某個類別的細節時，都能在書中找到解答。尤其C++的標準庫包羅萬象，從STL（標準模板庫）的容器、演算法、迭代器，到輸入輸出、字串處理、時間日期，甚至是併發程式設計的相關工具，都非常重要。我一直希望能有一本既能啟蒙入門，又能深入探討的優質書籍，來幫助我釐清觀念，並且提升寫程式的效率。這本書的第二版，更讓我覺得它應該已經整合了最新的C++標準，相信內容會更加豐富、實用。我非常好奇它會如何編排內容，是循序漸進地介紹，還是按照功能模組來劃分？裡面會不會有很多貼近實際開發的範例程式碼？這都是我非常期待能從這本書中獲得的。

评分☆☆☆☆☆

我在台灣的大學資訊工程學系唸書時，C++一直是我們必修的課程，而標準庫更是學術探討和實際專案開發的基石。當時，教授們推薦的參考書，很多都偏重於演算法和資料結構的理論，對於C++標準庫本身的介紹，有時候顯得比較零散。這本《C++標準庫：學習教本與參考工具（第二版）》的標題，立刻就引起了我的注意。我非常好奇它在「學習教本」的部分，是如何將C++標準庫的龐大體系，以一種易於吸收、循序漸進的方式呈現出來。例如，它會不會從最基礎的輸入輸出流（iostream）開始，然後介紹字串（string）和容器（container），再進一步講解演算法（algorithm）和迭代器（iterator）？我尤其對STL（Standard Template Library）的部分非常感興趣，這部分是C++的精髓之一，也是提高程式效率和可維護性的關鍵。我希望書中不僅能介紹各種容器的用法，還能深入探討它們的內部實現原理、效能特點，以及在不同情境下的最佳選擇。而「參考工具」的定位，更是讓我躍躍欲試，意味著它應該是一本能夠快速查找資訊，並且提供詳盡解釋的寶典。對於我們這些需要經常查閱文件、驗證細節的開發者來說，這將是非常有價值的。我期待書中能有清楚的API說明、詳細的參數解釋，以及各種函式和類別的應用範例。