C++程式设计与运算思维实务：轻松掌握物件导向设计技巧的16堂课 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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C++语言融合了传统的程序式语言、物件导向设计以及C++样版三种不同程式设计方式，使它成为相当受重视且普及的程式语言。

　　物件导向设计能让程式码较容易扩充、修改及维护，本书中所有的C++程式是以免费的Dev C++来编译与执行。全书四大主轴如下：

　　1.基础语法
　　先简单说明如何进行C++程式撰写、编译、执行与除错，接着再导入变数与常数与各种资料型态的介绍，并了解各种运算子及流程控制指令。

　　2.进阶语法
　　包括阵列与字串的宣告与综合运用，再介绍指标与位址的观念与实作，并示范如何自订函数、参数传递与函数进阶应用，最后则提到前置处理指令与巨集及自订资料型态。

　　3.物件导向
　　以生活化的案例，切入物件导向程式设计基础常识，有了这些入门能力后，再完整呈现物件导向程式设计的精华。

　　4.其他议题
　　介绍资料流及档案的入门观念，并探讨各种档案类型的操作技巧与管理，除了说明例外处理的错误控制机制外，也会介绍C++样版的程式设计方式。

　　【本书实务经验分享】
　　‧大量程式范例，正确无误执行
　　‧「上机程式测验」，强化撰写与除错能力
　　‧精心设计习题，验收教学成果
　　‧是C++程式设计教材最佳首选
 

程式设计的新纪元：洞察高效能演算法与架构的实战指南 本书旨在为渴望深入理解现代程式设计范式的专业人士和进阶学习者提供一个扎实的理论基础和丰富的实战经验。我们聚焦于当前业界对高效能、高可靠性软件系统的核心需求，探讨如何从根本上优化程式的结构与执行效率，而非仅仅停留在语法的层面。 本书将带领读者穿越程式设计哲学与硬体架构的交汇点，剖析影响最终产品性能的关键瓶颈。内容涵盖了从底层的记忆体管理到高层的系统架构设计，旨在构建起一套全面的、以结果为导向的工程思维体系。 第一部分：深入底层的性能优化与系统理解 在软件开发的世界中，代码的“运行”与“高效运行”之间存在着巨大的鸿沟。本部分致力于揭示这一鸿沟背后的技术原理，确保读者能够写出既美观又疾速的代码。 1. 现代CPU架构与指令集优化 我们首先解析当代微处理器的运作机制，包括流水线（Pipelining）、分支预测（Branch Prediction）和乱序执行（Out-of-Order Execution）等核心概念。理解这些机制是编写能够充分利用硬体特性的代码的前提。 快取记忆体层级与局部性原理（Locality of Reference）： 详细探讨L1、L2、L3快取的结构、命中率的计算方式，以及如何通过资料布局和存取模式设计（空间局部性和时间局部性）来最大化快取效益，减少慢速主存的访问次数。 向量化与SIMD指令集： 介绍如何利用单指令多数据（SIMD）技术，如SSE、AVX等指令集，对大量同类型数据进行并行处理，实现数倍于传统循环的计算速度提升。我们将通过实际案例展示如何调整数据结构以匹配这些向量操作的需求。 2. 记忆体管理的高阶策略 忘记传统的“垃圾回收”观念，我们进入现代系统中对记忆体生命周期更精细的控制领域。 虚拟记忆体与页面置换机制： 深入讲解操作系统如何映射虚拟地址到物理地址，以及页表（Page Table）的结构。理解TLB（转译后备缓冲区）的工作原理，对于诊断与避免缺页中断（Page Faults）至关重要。 堆栈（Stack）与堆（Heap）的内部运作： 对比不同配置下动态配置器的性能表现，分析内存碎片化（Fragmentation）的成因及其缓解策略，特别是针对高并发场景下的无锁（Lock-Free）或低锁分配器设计思想。 3. 编译器的魔法：从源代码到机器码 理解编译器如何将高阶语言转化为高效的机器指令，是实现极致性能的关键。 中间表示（IR）与优化阶段： 剖析如LLVM或GCC等主流编译器在不同优化级别（如-O2, -O3, -Os）下执行的主要优化流程，包括循环展开（Loop Unrolling）、常数折叠（Constant Folding）、死代码消除（Dead Code Elimination）等。 内联（Inlining）的艺术与陷阱： 探讨函数内联对性能的积极作用，同时也分析过度内联可能导致的二进制膨胀（Code Bloat）问题，以及编译器如何平衡这些因素。 第二部分：现代系统架构与并发编程的挑战 构建大型、可扩展的软件系统，需要超越单一程序优化的范畴，转向对整体架构和并行处理的精湛掌握。 4. 并发模型与同步原语的深入剖析 线程与进程是现代应用的基础，但正确地驾驭它们是最大的挑战之一。 互斥锁的替代方案： 详细分析传统互斥锁（Mutex）的开销和潜在的死锁风险。重点介绍原子操作（Atomic Operations）、读写锁（RWLock）的内部实现，以及更复杂的同步结构，如屏障（Barriers）和信号量（Semaphores）。 无锁数据结构设计（Lock-Free Data Structures）： 探讨如何使用Compare-and-Swap (CAS) 等底层原子指令来构建高效、无阻塞的数据结构（如队列、堆栈）。分析ABA问题的出现场景与规避方法。 5. 分布式系统的基础理论与实践 随着服务趋于微服务化，理解分布式环境下的数据一致性成为核心能力。 CAP理论与一致性模型： 不仅仅是提及CAP理论，我们将深入探讨“一致性”（Consistency）、“可用性”（Availability）和“分区容错性”（Partition Tolerance）在实际系统设计中的权衡。解析强一致性、会话一致性（Session Consistency）与最终一致性（Eventual Consistency）的具体实现机制。 共识演算法的实现精髓： 详尽解析Raft或Paxos等共识演算法的运作流程，重点关注日志复制（Log Replication）、领导者选举（Leader Election）以及成员变更的复杂性，这是构建可靠状态存储的基础。 6. 性能度量、调试与可观测性 “你无法优化你不能度量的东西。” 本部分强调科学的性能分析方法。 火焰图（Flame Graphs）的解读与应用： 学习使用采样式性能分析工具（如perf, DTrace, VTune）来生成火焰图，并精确定位CPU热点和系统调用瓶颈。 延迟的来源分析： 将系统延迟分解为排队时间、锁定时间、计算时间与I/O时间，并针对性地提出优化建议，特别是针对网络延迟和磁盘I/O的优化策略。 本书旨在培养的是一种系统性的、自底向上的工程能力，使读者能够自信地解决最棘手的性能难题，并构建出面向未来扩展需求的健壮软件架构。

CHAPTER 01 程式设计与 C++
1-1 C++ 的由来
1-2 程式设计的第一堂课 - 认识运算思维
1-3 我的第一个 C++ 程式
1-4 程式架构简介
1-5 上机程式测验

CHAPTER 02 变数、常数与资料型态
2-1 变数简介
2-2 常数
2-3 基本资料型态
2-4 上机程式测验

CHAPTER 03 运算式与运算子
3-1 运算式表示法
3-2 认识运算子
3-3 认识资料型态转换
3-4 上机程式测验

CHAPTER 04 流程控制结构
4-1 循序指令结构
4-2 选择指令结构
4-3 重复结构
4-4 回圈控制指令
4-5 上机程式测验

CHAPTER 05 阵列与字串
5-1 阵列简介
5-2 字串简介
5-3 String 类别
5-4 上机程式测验

CHAPTER 06 指标与位址
6-1 认识位址
6-2 指标与阵列
6-3 动态配置功能
6-4 参考型态简介
6-5 上机程式测验

CHAPTER 07 函数入门
7-1 函数功能简介
7-2 认识参数传递
7-3 上机程式测验

CHAPTER 08 函数的进阶应用
8-1 函数指标简介
8-2 命令列引数
8-3 变数种类
8-4 变数等级说明
8-5 特殊函数功能
8-6 上机程式测验

CHAPTER 09 前置处理指令与巨集
9-1 前置处理指令
9-2 #define 指令
9-3 条件编译指令
9-4 上机程式测验

CHAPTER 10 认识自订资料型态
10-1 结构
10-2 结构与阵列
10-3 巢状结构
10-4 函数与结构
10-5 其他自订资料型态
10-6 上机程式测验

CHAPTER 11 物件导向程式设计入门
11-1 类别的基本观念
11-2 建构子与解构子
11-3 上机程式测验

CHAPTER 12 类别的进阶应用
12-1 物件阵列与朋友关系
12-2 this 指标与静态资料成员
12-3 函数与物件传递
12-4 上机程式测验

CHAPTER 13 运算子多载
13-1 运算子多载简介
13-2 特殊运算子多载介绍
13-3 型态转换运算子多载
13-4 上机程式测验

CHAPTER 14 继承与多形
14-1 继承关系
14-2 衍生类别的建构子与解构子
14-3 多形与虚拟函数
14-4 上机程式测验

CHAPTER 15 C++ 档案入门与基本处理
15-1 资料流的观念
15-2 档案简介
15-3 档案的输出入管理
15-4 文字档操作技巧
15-5 二进位档操作技巧
15-6 上机程式测验

CHAPTER 16 例外处理与样版
16-1 例外功能的基本认识
16-2 认识样版功能
16-3 类别样版
16-4 上机程式测验

APPENDIX A C++ 的常用函数库
A-1 字元处理函数
A-2 字串处理函数
A-3 型态转换函数
A-4 时间及日期函数
A-5 数学函数
A-6 乱数函数

APPENDIX B 格式化输出入资料
B-1 插入运算子 <<
B-2 常用输出函数
B-3 撷取运算子 >>
B-4 常用输入函数
B-5 错误状态位元

评分☆☆☆☆☆

这本书最让我印象深刻的一点是，它不仅仅是教我“怎么写 C++”，更重要的是教我“怎么思考 C++”。作者在讲解过程中，会不断地引导我思考程式设计的本质，比如如何让程式码更易于维护、如何提高程式的效率、如何设计出可复用的组件等等。这些关于“运算思维”的内容，对于我来说是非常宝贵的财富。我以前写程式，可能只关注能不能跑通，但看了这本书之后，我开始会去思考程式的结构、设计的优劣，并且尝试用更优化的方式来解决问题。这种从“写程式”到“设计程式”的转变，我觉得是这本书最大的价值所在。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版方式真的太友善了！我以前看过的 C++ 教科书，很多都会把代码块和文字叙述挤在一起，让人看了眼花缭乱，重点很难抓。但这本不一样，它把代码用一种很醒目的颜色框起来，而且缩进和字体都处理得恰到好处，再加上旁边清晰的注释，我真的能很轻松地理解每一行代码的作用。甚至连一些比较复杂的概念，通过图示和流程图的辅助，也变得豁然开朗。作者的用心之处体现在每一个细节里，比如每章结束后的“小测验”或者“思考题”，都很有针对性，能帮助我巩固刚刚学到的知识，而不是像有些书那样，学完一段就扔给你一大堆难题，让人无从下手。

评分☆☆☆☆☆

我一直觉得 C++ 的学习曲线很陡峭，尤其是物件导向的部分，光是理解类、对象、继承、多态这些概念就花了很长时间。这本书最让我惊喜的地方，就是它把这些抽象的概念具象化了。作者用了很多生活中的例子来类比，比如把“类”比作“设计图”，把“对象”比作“实际建造出来的房子”，这种方式真的太直观了。而且，它没有一开始就堆砌晦涩的理论，而是循序渐进，先从最基础的语法讲起，然后慢慢过渡到更复杂的物件导向设计模式。我感觉自己不是在死记硬背，而是真正理解了“为什么”要这样做，这对于建立扎实的程式设计思维非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

我尝试过市面上好几本 C++ 的入门书，但总觉得它们要么太理论化，要么太枯燥，读起来像在啃一本字典。这本书的语言风格真的让我耳目一新！作者用一种很轻松、很口语化的方式来讲解，就像是一位经验丰富的工程师在旁边手把手教你一样，完全没有那种高高在上的感觉。很多时候，我会觉得作者好像知道我在想什么，提前就把我可能遇到的困惑给解决了。而且，它不是那种只讲理论的书，里面有很多实用的范例代码，我可以直接复制粘贴，然后进行修改和实验，这种动手实践的机会，对于我这种需要边学边练的人来说，简直是福音。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计很有质感，那种沉稳的蓝配上清晰的字体，一看就觉得是本正经的专业书籍，完全没有那种廉价感。我当初会注意到它，很大一部分原因也是因为这个封面，它传递出一种“值得信赖”的感觉。拿到手上，纸质也比我想象的好，摸起来滑滑的，翻页的时候也不会有刺耳的摩擦声，这一点对于一个需要长时间阅读的读者来说，真的很重要。而且，它的大小也适中，不会太大到不方便携带，也不会太小导致字迹不清。整体来说，这本书在包装和视觉呈现上就给了我一个很好的第一印象，让我对接下来的内容充满期待，觉得这笔投资很值。