C語言初學指引:成為高手的奠基之路【第五版】(修訂版)

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陳錦輝
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具体描述

累積歷史銷量達十萬本的C語言經典書籍重新改版!

  這本書能夠讓您從零開始學習C語言,扎實打好C程式設計的基礎,並引領您成為一位專業的C程式設計師。本書具備下列特點:

  ■ 觀念大釐清:你知道你所學的C語言觀念錯在哪嗎?
  ■ 上手超簡單:一語法一範例、大量圖解說明、開發工具指引
  ■ 學習最多元:老師的叮嚀、Coding偷撇步、Coding注意事項
  ■ 除錯大應用:透過浮點數比較運算,展示開發環境的除錯功能
  ■ APCS應考先修:透過觀念的建立以及實作的累積,打好APCS的應考基礎。

  對一本以最適合初學者學習為目標的書籍來說,本書著重於以下幾個特色:

  一、嚴格要求觀念正確:本書特別釐清C語言只支援傳值呼叫(Call by value)的觀念,即便是傳指標呼叫(Pass by Pointer)也屬於傳值呼叫的一種,例如傳遞陣列即可獲得印證。因為傳址呼叫的被呼叫端可以影響呼叫端的引數,因此,呼叫端不可以使用不可變動的常數作為引數(詳見7-29頁)。

  二、最適合初學者自習:每一個語法至少搭配一個範例來解說,並適時加入圖解來說明記憶體的變化與程式的架構。針對初學者更精心設計包含老師的叮嚀、Coding偷撇步、Coding注意事項、多種範例說明及語意綜合比較等,能有效提昇學習效率的技巧與方法。

  三、最佳的教學範本:特別徵詢多位專業老師意見,內容安排由淺入深,並增加預覽篇延伸了未來的學習路徑,同步依程度設計眾多的習題,最後更以包含Project型式的期末專題作驗證。初學者依此學習路徑不但能讀懂程式,更能實際『撰寫』程式。
C 語言深入解析與實戰應用:架構現代軟體世界的基石 書籍簡介 這本專為有志於精通系統級程式設計的開發者量身打造的鉅著,旨在超越基礎語法教學的層面,深入探討 C 語言在當代軟體架構中的核心地位、底層機制以及高效能編程的實踐方法。它不僅僅是一本 C 語言的教科書,更是一本關於如何思考系統、管理資源以及編寫可靠、高效能程式碼的實戰指南。 本書聚焦於將讀者從「會寫 C 語言程式」提升到「精通 C 語言的設計哲學與工程實踐」的層次。我們假設讀者已經具備了基本的程式設計概念,因此內容的鋪陳更側重於那些決定軟體品質的關鍵環節:記憶體管理、指標的藝術、編譯與連結的奧秘,以及與作業系統底層的交互。 第一部分:C 語言的底層心臟——機制與抽象 本部分旨在解構 C 語言之所以強大的根本原因,闡明它如何作為高級語言與硬體之間最有效的橋樑。 1. 類型系統的深度解構: 我們將徹底剖析 C 語言的靜態類型系統,不只是介紹 `int`、`char` 等基本類型,而是深入探討它們在不同架構下的實際佈局(Data Representation)。重點關注: 位元操作與欄位: 如何利用位元欄位(Bit Fields)進行緊湊的資料封裝,以及在網路協定、硬體暫存器定義中的應用。 結構體與共用體(Structs and Unions): 深入探討結構體的對齊(Alignment)規則、填充(Padding)機制,以及如何使用共用體實現記憶體重用和高效能的類型穿刺(Type Punning),並詳述其潛在的陷阱。 限定符的威力: `volatile` 的真正含義及其在並行編程和記憶體映射 I/O 中的不可替代性;`const` 的範圍界定(Scope of Constancy)及其在編譯期優化中的作用。 2. 指標的藝術與記憶體模型: 指標是 C 語言的靈魂,也是最容易出錯的地方。本部分將指標提升到抽象層面進行討論: 指標算術的嚴謹性: 不僅是地址移動,更深入探討陣列與指標退化(Decay)的內在聯繫,以及多維陣列在記憶體中的線性佈局。 函數指標與回呼機制: 詳解如何利用函數指標建立動態調用、策略模式(Strategy Pattern)的 C 語言實現,以及在虛擬方法表(vtable)等結構中的應用雛形。 非連續記憶體存取與快取效率: 討論指標操作對 CPU 快取線(Cache Lines)的影響,指導讀者如何組織資料結構以最大化空間局部性和時間局部性,這是高性能計算的基石。 3. 預處理器的超越: 宏(Macros)的強大與危險性並存。我們將探討如何利用預處理器實現強大的元程式設計(Metaprogramming): 條件編譯與平臺抽象: 如何利用 `ifdef`、`if` 構建跨平臺、多配置的程式碼庫。 高階宏技巧: 探索如何使用 ``(Token Pasting)和 ``(Stringification)來生成可讀性高、類型安全的宏抽象層,規避經典的宏陷阱。 第二部分:資源管理與系統互動——工程的嚴謹性 C 語言之所以被稱為「系統程式語言」,是因為它賦予了開發者直接控制系統資源的權力。本部分專注於如何負責任地使用這些權力。 4. 動態記憶體管理的精細控制: 深入探討 `malloc/free` 背後的機制,而不僅僅是調用它們: 記憶體配置器的內部工作原理: 簡要介紹常見配置器(如 Doug Lea Malloc)如何處理堆積(Heap)的邊界標籤、空閒列表(Free Lists)的維護,以及記憶體碎片的產生與回收。 記憶體洩漏與汙染的偵測與防禦: 介紹 Valgrind 等工具的工作原理,以及在編碼時如何實施更嚴格的記憶體生命週期管理策略。 記憶體池(Memory Pools)的實用性: 在特定應用場景下(如遊戲引擎、嵌入式系統),如何設計和實施定制化的記憶體池以避免高開銷的系統調用。 5. 庫的構建與連結的藝術: 理解程式碼如何從源文件轉換為可執行的軟體是專業開發者的必修課: 編譯階段詳解: 剖析預處理、編譯、組合(Assembly)到最終連結的完整流程,重點討論優化級別(Optimization Levels)對生成代碼的實質影響。 靜態庫與動態庫的對比: 深入探討符號解析(Symbol Resolution)、重定位(Relocation)的過程,以及動態連結器(Dynamic Linker/Loader)的工作機制,這對除錯和部署至關重要。 外部宣告與連結規範: 嚴格控制外部符號的可見性(`static`、`extern`),確保模組間的介面清晰且不產生衝突。 6. 輸入/輸出(I/O)的抽象與效率: 處理資料的流動是任何應用程式的核心任務: 標準 I/O 流的緩衝機制: 分析 `stdio` 層(`FILE`)是如何通過使用者空間緩衝區來減少系統調用開銷的,以及何時應該使用低層次的系統調用(如 `read`/`write`)。 非同步 I/O 與高並發: 探討在不依賴操作系統特定 API 的情況下,如何設計基於事件驅動的 I/O 處理模型(例如使用訊號處理或非阻塞套接字的概念雛形)。 第三部分:現代 C 語言的挑戰與未來方向 本部分將視野擴展到 C 語言在現代計算環境下面臨的挑戰,以及如何利用語言特性構建更健壯的系統。 7. 錯誤處理與斷言(Assertions): 在缺乏內建異常機制的 C 語言中,強健的錯誤報告至關重要: 返回碼策略的最佳實踐: 設計清晰、一致的錯誤碼體系,並討論錯誤報告(Error Reporting)與資源清理(Cleanup)的統一流程。 斷言在除錯中的作用: 理解 `assert()` 的編譯期移除機制,以及如何使用自定義的日誌或檢查宏來在發行版本中保留診斷資訊。 8. 泛型編程的 C 語言實現: 雖然 C 語言本身缺乏泛型關鍵字,但可以透過技術手段模擬: `void` 的安全使用與陷阱: 探討 `void` 作為通用指標的使用規範,並強調其與類型安全的衝突。 容器的自建: 如何利用指標和結構體定義出類型安全的、可重用的資料結構(如鏈表、樹),並使用類型定義(`typedef`)和宏技術來封裝實現細節,提升代碼的可維護性。 9. 效能剖析與除錯的高級技巧: 最終,優秀的 C 程式設計師必須能夠診斷和優化複雜的運行時問題: 使用 GDB 進行深入除錯: 掌握高級 GDB 命令,如條件斷點、記憶體檢查、棧幀追蹤,以診斷複雜的指標錯誤和競態條件。 性能剖析工具的使用: 介紹 `perf` 或類似工具的基本原理,學會解讀火焰圖(Flame Graphs)或呼叫圖,精確定位熱點(Hotspots)。 本書的目標是為讀者提供一套成熟的工具箱和思維模式,讓讀者能夠自信地面對複雜的嵌入式系統、高性能伺服器或作業系統內核級別的開發挑戰,真正掌握 C 語言作為高效能軟體架構奠基石的關鍵技術。

著者信息

作者簡介

陳錦輝


  經歷:
  Time研究室專業作家、專業審校者
  私立育達商業技術學院 資管系兼任講師
  核心智識股份有限公司 產品經理/專案經理/軟體工程師
  博碩文化 技術編輯/副總編輯/總編輯/總經理
  研究領域/專長:程式語言、網頁設計、App開發、資料庫、人工智慧、機器學習、現代軟體工程
  陳錦輝老師長期投入於IT書籍的編寫、審校,至今發表達數十本著作。

  陳錦輝老師為著名的暢銷作者,撰寫之書籍銷售量達數十萬冊。近年來更投入於經典原文書的審校翻譯工作,為博碩文化名家名著系列的重要審校者,其中最經典的案例為2013銷售排行榜第一名的《無瑕的程式碼──Clean Code》及其姊妹作2018銷售排行榜第一名的《無瑕的程式碼──整潔的軟體設計與架構篇──Clean Architecture》。這幾年,陳錦輝老師亦致力於縮短學用落差,投身博碩文化,開創適合於學校業師教學的新型態教科書,並擔任博碩文化總編輯。

图书目录

第0章 本書導讀與範例安裝

第一單元:基礎篇
第1章 計算機概論與C語言簡介
第2章 C語言從零開始 (C語言的基本結構)
第3章 基本的資料處理 (資料型態與運算式)
第4章 基本的輸出與輸入
第5章 流程控制

第二單元:進階篇
第6章 陣列與字串
第7章 函式與巨集
第8章 指標與動態記憶體
第9章 變數等級
第10章 C語言的進階資料型態
第11章 檔案處理

第三單元:預覽篇
第12章 資料結構與演算法
第13章 邁向物件導向之路
第14章 好用的C++標準函式庫

附錄
附錄A 流程圖
附錄B 整合開發環境Dev-C++
附錄C 整合開發環境Visual C++
附錄D ASCII字元對應表
附錄E Linux的System Call
附錄F 本書C函式速查表

電子附錄免費送
電子附錄A C語言的Linux開發環境
電子附錄B GDB使用說明

 

图书序言

  • ISBN:9786263333826
  • 規格:平裝 / 704頁 / 17 x 23 x 3.2 cm / 普通級 / 單色印刷 / 五版
  • 出版地:台灣

图书试读

用户评价

评分

这本书简直是为我这种零基础小白量身定做的!我一直对编程很感兴趣,但面对那些厚重的技术书籍就望而却步。这本书的排版非常清晰,章节划分也很合理,每一步的讲解都循序渐进,感觉作者非常理解初学者的困境。最让我惊喜的是,它没有一上来就抛出复杂的概念,而是从最基础的变量、数据类型讲起,用了很多生动易懂的例子来辅助理解。我记得有一段讲到指针的概念,之前听别人讲过都觉得像天书,但这本书通过一个形象的比喻,让我瞬间茅塞顿开。书中的代码示例不仅量多,而且质量很高,每个例子后面都有详细的分析,让我能立刻明白代码背后的逻辑。读完前几章,我已经能自己写出一些简单的程序了,这种成就感真是太棒了!而且,这本书的语言风格非常亲切,不像有些教材那样死板教条,读起来更像是在一位耐心的老师的指导下学习,让人有持续下去的动力。

评分

坦白说,市面上关于C语言的书籍多如牛毛,但真正能做到兼顾理论深度与实践指导的却凤毛麟角。我接触这本书之前,尝试了好几本不同的教材,不是过于理论化让人昏昏欲睡,就是实践性强但缺乏系统性。这本书完美地平衡了两者。它对标准库函数的介绍详略得当,不会让人感到信息过载,但需要掌握的重点一个不漏。特别值得称赞的是,它似乎对不同学习者的学习路径做了充分的考量,每一章的末尾都有对应的思考题和动手练习,难度梯度设计得非常平滑。我尤其喜欢它在介绍文件操作和预处理指令那一章的处理方式,既展现了C语言作为“系统级语言”的强大能力,又提醒了我们在实际开发中如何规范地使用这些特性。这本书给我的感觉是,它不仅仅是一本教材,更像是一本可以随时翻阅的编程参考手册,其中的知识点提炼得非常精炼。

评分

这本书的修订和更新工作做得非常出色,体现了作者对编程语言发展和教学方法论的持续关注。作为一个老读者,我能明显感受到新版本在内容上的迭代升级。它没有固步自封于经典的C99标准,而是适当地引入了现代C语言的一些实践指导,让书中的内容更贴近当前的开发环境。例如,在错误处理和调试技巧这一块,新的内容提供了更现代化的思路,这对提高代码的健壮性非常有帮助。此外,作者在语言的表述上,也更加注重清晰度和简洁性,删减了一些略显陈旧或晦涩的表达,让阅读体验更加流畅。购买这本修订版,感觉就像是获得了一份经过时间沉淀和反复打磨的精品,它既保留了经典C语言的精髓,又注入了与时俱进的实用价值,绝对是C语言学习者工具箱里的“常青树”。

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这本书的装帧和印刷质量也值得一提,这虽然是基础体验,但对于长时间阅读来说至关重要。纸张的选择很到位,即便是长时间盯着屏幕或书本看代码,也不会觉得眼睛特别疲劳。字体大小和行间距的排布也经过了精心设计,即便是复杂的逻辑代码块,也能保持清晰的可读性。更重要的是,这本书的整体结构设计,非常有利于自我学习和知识的内化。它强调的不是死记硬背语法,而是培养一种“C语言的思维模式”。作者在讲解每一个新概念时,都会不自觉地引导读者去思考底层原理和性能影响,这种潜移默化的训练,远比单纯的公式和规则堆砌要有效得多。阅读这本书的过程,更像是一场智力上的探索,它打开了我对计算机底层工作方式的认知大门,为我未来深入学习操作系统、编译器等更深层次的领域打下了无比坚实的基础。

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对于已经有一定基础的学习者来说,这本书的价值同样不容小觑。我之前学习C语言时总感觉有些知识点掌握得不够扎实,尤其是在涉及到内存管理和复杂数据结构这块时,总感觉有点虚。这本书的第五版(修订版)在这些高级主题上的阐述,可谓是鞭辟入里。作者对C语言的底层机制有着深刻的理解,并将这些复杂的概念用非常系统和结构化的方式呈现出来。例如,它对结构体、联合体以及内存分配函数的讲解,细致到我可以清楚地看到数据在内存中是如何布局和操作的。书中穿插的那些“陷阱”和“注意事项”分析得极其到位,这些都是我在实际编程中经常会遇到的坑。更重要的是,它不仅仅停留在“怎么做”的层面,更深入地探讨了“为什么会这样”的设计哲学,这对于我这种想要从“会写代码”向“写好代码”迈进的开发者来说,无疑是宝贵的财富。

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