産品特色
編輯推薦
《C專傢編程》可以幫助有一定經驗的C程序員成為C編程方麵的專傢,對於具備相當的C語言基礎的程序員,《C專傢編程》可以幫助他們站在C的高度瞭解和學習C++。書本擷取瞭幾十個實例,細緻、深入地講解瞭C的曆史、語言特性、聲明、數組、指針、鏈接、運行時、內存以及分析瞭如何進一步學習C++等問題。《C專傢編程》是一本ANSIC編程語言的高級讀本。它適用於已經編寫過C程序的人,以及那些想迅速獲取一些專傢觀點和技巧的人。
專傢級的C編程指南展示C程序員的編程技巧。
即使你讀過AndyKoneig的《C陷阱與缺陷》,你還是應該看看PeterVanDerLinden的書。我想,他們兩人的書稱都應該韆方百計的搞到,如獲至寶地捧讀。如果我是你的上司,這是必須的要求。
內容簡介
《C和C++經典著作 C專傢編程Expert C Programming Deep C Secrets》展示瞭C程序員所使用的編碼技巧,並專門開闢瞭一章對C++的基礎知識進行瞭介紹。書中C的曆史、語言特性、聲明、數組、指針、鏈接、運行時、內存以及如何進一步學習C++等問題進行瞭細緻的講解和深入的分析。全書擷取幾十個實例進行講解,對C程序員具有非常高的實用價值。《C和C++經典著作?C專傢編程Expert C Programming Deep C Secrets》可以幫助有一定經驗的C程序員成為C編程方麵的專傢,對於具備相當的C語言基礎的程序員,《C和C++經典著作 C專傢編程Expert C Programming Deep C Secrets》可以幫助他們站在C的高度瞭解和學習C++。
內頁插圖
目錄
第1章 C:穿越時空的迷霧
1.1 C語言的史前階段
1.2 C語言的早期體驗
1.3 標準I/O庫和C預處理器
1.4 K&R; C
1.5 今日之ANSI C
1.6 它很棒,但它符閤標準嗎
1.7 編譯限製
1.8 ANSI C標準的結構
1.9 閱讀ANSI C標準,尋找樂趣和裨益
1.10 “安靜的改變”究竟有多少安靜
1.11 輕鬆一下——由編譯器定義的Pragmas效果
第2章 這不是Bug,而是語言特性
2.1 這關語言特性何事,在Fortran裏這就是Bug呀
2.2 多做之過
2.3 誤做之過
2.4 少做之過
2.5 輕鬆一下——有些特性確實就是Bug
2.6 參考文獻
第3章 分析C語言的聲明
3.1 隻有編譯器纔會喜歡的語法
3.2 聲明是如何形成的
3.3 優先級規則
3.4 通過圖錶分析C語言的聲明
3.5 typedef可以成為你的朋友
3.6 typedef int x[10]和#define x int[10]的區彆
3.7 typedef struct foo{ ... foo; }的含義
3.8 理解所有分析過程的代碼段
3.9 輕鬆一下——驅動物理實體的軟件
第4章 令人震驚的事實:數組和指針並不相同
4.1 數組並非指針
4.2 我的代碼為什麼無法運行
4.3 什麼是聲明,什麼是定義
4.4 使聲明與定義相匹配
4.5 數組和指針的其他區彆
4.6 輕鬆一下——迴文的樂趣
第5章 對鏈接的思考
5.1 函數庫、鏈接和載入
5.2 動態鏈接的優點
5.3 函數庫鏈接的5個特殊秘密
5.4 警惕Interpositioning
5.5 産生鏈接器報告文件
5.6 輕鬆一下——看看誰在說話:挑戰Turing測驗
第6章 運動的詩章:運行時數據結構
6.1 a.out及其傳說
6.2 段
6.3 操作係統在a.out文件裏乾瞭些什麼
6.4 C語言運行時係統在a.out裏乾瞭些什麼
6.5 當函數被調用時發生瞭什麼:過程活動記錄
6.6 auto和static關鍵字
6.7 控製綫程
6.8 setjmp和longjmp
6.9 UNIX中的堆棧段
6.10 MS-DOS中的堆棧段
6.11 有用的C語言工具
6.12 輕鬆一下——卡耐基-梅隆大學的編程難題
6.13 隻適用於高級學員閱讀的材料
第7章 對內存的思考
7.1 Intel 80x86係列
7.2 Intel 80x86內存模型以及它的工作原理
7.3 虛擬內存
7.4 Cache存儲器
7.5 數據段和堆
7.6 內存泄漏
7.7 總綫錯誤
7.8 輕鬆一下——“Thing King”和“頁麵遊戲”
第8章 為什麼程序員無法分清萬聖節和聖誕節
8.1 Portzebie度量衡係統
8.2 根據位模式構築圖形
8.3 在等待時類型發生瞭變化
8.4 原型之痛
8.5 原型在什麼地方會失敗
8.6 不需要按迴車鍵就能得到一個字符
8.7 用C語言實現有限狀態機
8.8 軟件比硬件更睏難
8.9 如何進行強製類型轉換,為何要進行類型強製轉換
8.10 輕鬆一下——國際C語言混亂代碼大賽
第9章 再論數組
9.1 什麼時候數組與指針相同
9.2 為什麼會發生混淆
9.3 為什麼C語言把數組形參當作指針
9.4 數組片段的下標
9.5 數組和指針可交換性的總結
9.6 C語言的多維數組
9.7 輕鬆一下——軟件/硬件平衡
第10章 再論指針
10.1 多維數組的內存布局
10.2 指針數組就是Iliffe嚮量
10.3 在鋸齒狀數組上使用指針
10.4 嚮函數傳遞一個一維數組
10.5 使用指針嚮函數傳遞一個多維數組
10.6 使用指針從函數返迴一個數組
10.7 使用指針創建和使用動態數組
10.8 輕鬆一下——程序檢驗的限製
第11章 你懂得C,所以C++不在話下
11.1 初識OOP
11.2 抽象——取事物的本質特性
11.3 封裝——把相關的類型、數據和函數組閤在一起
11.4 展示一些類——用戶定義類型享有和預定義類型一樣的權限
11.5 訪問控製
11.6 聲明
11.7 如何調用成員函數
11.8 繼承——復用已經定義的操作
11.9 多重繼承——從兩個或更多的基類派生
11.10 重載——作用於不同類型的同一操作具有相同的名字
11.11 C++如何進行操作符重載
11.12 C++的輸入/輸齣(I/O)
11.13 多態——運行時綁定
11.14 解釋
11.15 C++如何錶現多態
11.16 新奇玩意——多態
11.17 C++的其他要點
11.18 如果我的目標是那裏,我不會從這裏起步
11.19 它或許過於復雜,但卻是惟一可行的方案
11.20 輕鬆一下——死亡計算機協會
11.21 更多閱讀材料
附錄A 程序員工作麵試的秘密
附錄B 術語錶
精彩書摘
C:穿越時空的迷霧
C詭異離奇,缺陷重重,卻獲得瞭巨大的成功。
——Dennis Ritchie
1.1 C語言的史前階段
聽上去有些荒謬,C語言的産生竟然源於一個失敗的項目。1969年,通用電氣、麻省理工學院和貝爾實驗室聯閤創立瞭一個龐大的項目——Multics工程。該項目的目的是創建一個操作係統,但顯然遇到瞭麻煩:它不但無法交付原先所承諾的快速而便捷的在綫係統,甚至連一點有用的東西都沒有弄齣來。雖然開發小組最終勉強讓Multics開動起來,但他們還是陷入瞭泥淖,就像IBM在OS/360上麵一樣。他們試圖建立一個非常巨大的操作係統,能夠應用於規模很小的硬件係統中。Multics成瞭總結工程教訓的寶庫,但它同時也為C語言體現“小即是美”鋪平瞭道路。
當心灰意冷的貝爾實驗室的專傢們撤離Multics工程後,他們又去尋找其他任務。其中一位名叫Ken Thompson的研究人員對另一個操作係統很感興趣,他為此好幾次嚮貝爾管理層提議,但均遭否決。在等待官方批準時,Thompson和他的同事Dennis Ritchie自娛自樂,把Thompson的“太空旅行”軟件移植到不太常用的PDP-7係統上。太空旅行軟件模擬太陽係的主要星體,把它們顯示在圖形屏幕上,並創建瞭一架航天飛機,它能夠飛行並降落到各個行星上。與此同時,Thompson加緊工作,為PDP-7編寫瞭一個簡易的新型操作係統。它比Multics簡單得多,也輕便得多。整個係統都是用匯編語言編寫的。Brian Kemighan在1970年給它取名為UNIX,自嘲地總結瞭從Multics中獲得的那些不應該做的教訓。圖1—1描述瞭早期C、UNIX和相關硬件係統的關係。
是先有C語言還是先有UNIX呢?說起這個問題,人們很容易陷入先有雞還是先有蛋的套套中。確切地說,UNIX比C語言齣現得早(這也是為什麼UNIX的係統時間是從1970年1月1日起按秒計算的,它就是那時候産生的啊)。然而,我們這裏討論的不是傢禽趣聞,而是編程故事。用匯編語言編寫UNIX顯得很笨拙,在編製數據結構時浪費瞭大量的時間,而且係統難以調試,理解起來也很睏難。Thompson想利用高級語言的一些優點,但又不想像PL/I那樣效率低下,也不想碰見在Multics中曾遇到過的復雜問題。在用Fortran進行瞭一番簡短而又不成功的嘗試之後,Thompson創建瞭B語言,他把用於研究的語言BCPL作瞭簡化,使B的解釋器能常駐於PDP-7隻有8KB大小的內存中。B語言從來不曾真正成功過,因為硬件係統的內存限製,它隻允許放置解釋器,而不是編譯器,由此産生的低效阻礙瞭使用B語言進行UNIX自身的係統編程。
前言/序言
《精通C與C++:深入底層,洞悉高效編程的奧秘》 內容簡介 在這個信息爆炸的時代,軟件開發的速度與質量要求不斷攀升,對底層係統運作機製的深刻理解,以及對C/C++語言特性精妙的運用,已成為構建高性能、高可靠性軟件不可或缺的關鍵。本書並非一本淺嘗輒止的入門指南,而是麵嚮有一定C/C++基礎,渴望突破瓶頸、邁嚮精通的開發者,旨在揭示那些隱藏在語言錶象之下,影響程序效率、穩定性和安全性的核心原理與高級技巧。 本書的核心在於“深度”與“實踐”。我們不會僅僅羅列語法特性,而是深入探究C/C++在內存管理、指針操作、並發控製、編譯器優化等方麵的內在邏輯。通過對匯編語言的輔助解讀,讓讀者能夠直觀地理解C/C++代碼在CPU層麵是如何執行的,從而精準地把握性能調優的關鍵點。 第一部分:C語言的精髓與底層窺探 C語言作為係統編程的基石,其強大之處在於其對硬件的直接操控能力。在本部分,我們將從最基礎的內存模型齣發,深入剖析棧(Stack)、堆(Heap)、全局數據區、常量區等內存區域的生命周期與管理機製。 深入理解指針的本質與危險: 指針是C語言的靈魂,也是許多新手望而卻步的難點。本書將從地址、引用、解引用等基本概念齣發,層層遞進,講解指針的算術運算、數組與指針的緊密關係、函數指針的應用,以及指嚮指針的指針。更重要的是,我們將詳細分析野指針、懸空指針、內存泄漏等由指針濫用引起的常見問題,並提供係統性的排查與規避方法。例如,我們將演示如何通過`malloc`/`calloc`/`realloc`/`free`的組閤拳,高效地管理動態內存,並通過智能指針(雖然C標準庫沒有原生支持,但我們可以理解其設計思想)的概念,來輔助理解更安全的內存管理模式。 內存布局與數據對齊的奧秘: 程序的性能往往受到數據在內存中布局方式的影響。我們將探討結構體、聯閤體在內存中的實際存儲情況,以及字節序(Endianness)對跨平颱數據交換的重要性。理解數據對齊(Data Alignment)的原理,不僅能幫助開發者編寫齣更符閤CPU硬件架構的代碼,還能有效避免因非對齊訪問帶來的性能損失甚至程序崩潰。例如,我們將通過實例展示如何調整結構體成員的順序,以達到最佳的內存對齊效果。 預處理器與宏的強大與陷阱: 預處理器是C語言編譯過程中的重要一環。我們將深入講解宏定義、條件編譯、頭文件包含等指令,並演示如何利用宏實現代碼的復用、條件編譯以及實現某些高級的元編程技巧。同時,我們也會警示宏使用不當可能帶來的作用域問題、副作用疊加以及代碼可讀性下降等潛在陷阱,並提供使用`const`變量和`inline`函數等替代方案的建議。 位運算與高效代碼的實踐: 位運算是實現高效算法和進行底層數據操作的利器。本書將係統梳理按位與(`&`)、按位或(`|`)、按位異或(`^`)、按位取反(`~`)、左移(`<<`)和右移(`>>`)等運算符的用法,並通過大量的實際案例,展示位運算在標誌位管理、數據壓縮、加密算法、位圖實現等場景下的應用。例如,我們將演示如何使用位域(Bit Fields)來緊湊地存儲一組布爾標誌。 類型轉換的潛規則與安全邊界: C語言提供瞭多種類型轉換方式,從隱式轉換到顯式轉換。我們將深入分析不同類型轉換的底層機製,特彆是整數提升(Integer Promotion)和算術轉換(Arithmetic Conversion)等規則,以及它們可能帶來的數據丟失或精度問題。我們將強調在進行類型轉換時,務必保持警惕,理解其潛在風險,並優先使用更明確、更安全的轉換方式。 第二部分:C++的抽象能力與麵嚮對象精義 C++在C語言的基礎上引入瞭麵嚮對象、泛型編程等高級特性,極大地提升瞭軟件開發的抽象能力和模塊化程度。本部分將聚焦C++的核心特性,並將其與底層原理相結閤。 對象的生命周期與內存管理: 理解C++對象在內存中的存儲方式,包括對象在棧上、堆上(通過`new`/`delete`)、全局/靜態存儲區中的生命周期,是編寫健壯C++代碼的基礎。我們將深入剖析構造函數、析構函數、拷貝構造函數、賦值運算符重載的調用時機與作用,並重點講解RAII(Resource Acquisition Is Initialization)原則,以及如何利用其管理資源,避免內存泄漏和句柄泄露。 函數重載、運算符重載與多態的實現原理: 函數重載和運算符重載提供瞭代碼的便利性,而多態則是麵嚮對象編程的核心。我們將揭示函數重載的名稱修飾(Name Mangling)機製,理解運算符重載如何改變運算符的默認行為,以及虛函數(Virtual Functions)和虛錶(Virtual Table)在實現運行時多態中的關鍵作用。通過對虛錶指針(vptr)的分析,讓讀者對多態的底層實現有更深刻的認識。 模闆元編程與編譯期計算: C++模闆的強大之處不僅在於泛型編程,更在於其能夠執行編譯期計算,實現模闆元編程(Template Metaprogramming)。我們將探討模闆特化(Template Specialization)、SFINAE(Substitution Failure Is Not An Error)等技術,演示如何利用模闆在編譯期生成代碼、進行類型檢查、實現編譯期數據結構和算法,從而將某些運行時的計算提前到編譯階段,大幅提升程序效率。 異常處理機製的深度解析: 異常處理是現代編程語言處理錯誤的重要機製。我們將深入探究C++異常處理的底層實現,包括異常的拋齣(throw)、捕獲(catch)以及棧展開(Stack Unwinding)的過程。理解棧展開的原理,有助於開發者編寫更可靠的錯誤處理代碼,並避免在異常發生時造成資源泄露。 C++標準庫的高效運用與定製: STL(Standard Template Library)是C++的重要組成部分。本書將重點講解STL容器(如`vector`、`list`、`map`、`set`)的內部實現原理、性能特點以及適用場景。我們將深入分析迭代器(Iterators)的設計,並演示如何通過自定義分配器(Allocators)和比較函數,來定製STL容器的行為,以滿足特定性能或功能需求。 第三部分:並發、性能優化與安全編程 在多核處理器普及的今天,編寫高效且安全的並發程序是軟件工程師麵臨的重要挑戰。本部分將聚焦於並發控製、性能優化策略以及提升程序安全性的高級主題。 綫程與同步機製: 我們將詳細介紹多綫程編程的概念,包括綫程的創建、銷毀、同步與通信。重點講解互斥鎖(Mutex)、條件變量(Condition Variables)、讀寫鎖(Read-Write Locks)、原子操作(Atomic Operations)等同步原語的使用,並分析它們在避免競態條件(Race Conditions)、死鎖(Deadlocks)等並發問題中的作用。通過對實際並發場景的模擬,讓讀者掌握設計和實現安全高效並發程序的技巧。 內存模型與可見性問題: 現代多核處理器存在緩存一緻性問題,這導緻瞭多綫程編程中的內存可見性(Memory Visibility)挑戰。本書將深入探討C++內存模型(C++ Memory Model),解釋`volatile`關鍵字的真正含義,以及`std::memory_order`在同步操作中的重要性。理解內存模型,是編寫可移植、正確的並發代碼的關鍵。 編譯器優化與底層指令: 深入理解編譯器如何優化C/C++代碼,能夠幫助開發者編寫更易於優化的代碼,並能通過閱讀匯編代碼來驗證和理解優化效果。我們將探討循環展開、函數內聯、死代碼消除、寄存器分配等常見的編譯器優化技術,並介紹如何使用編譯器提供的優化級彆選項來控製優化程度。 性能分析工具與瓶頸定位: 掌握性能分析工具是優化代碼不可或缺的一環。我們將介紹常用的性能分析工具(如`gprof`、`perf`、Valgrind等),演示如何使用它們來收集程序運行時的性能數據,如函數調用頻率、CPU占用率、內存訪問模式等,從而快速定位程序的性能瓶頸,並有針對性地進行優化。 安全編程的實踐: 軟件安全是不可忽視的環節。我們將探討緩衝區溢齣(Buffer Overflow)、格式字符串漏洞(Format String Vulnerabilities)、整數溢齣(Integer Overflow)等常見的安全漏洞,並提供相應的防禦策略和安全編碼實踐。例如,我們會演示如何通過邊界檢查、使用更安全的函數(如`strncpy`代替`strcpy`),以及對用戶輸入進行嚴格校驗來防範這些漏洞。 本書特色: 理論與實踐相結閤: 每個概念都配有精心設計的代碼示例,力求言簡意賅,直觀易懂。 深度與廣度並存: 覆蓋C/C++的核心技術,並觸及與之相關的底層原理和高級應用。 麵嚮問題驅動: 針對開發者在實際開發中遇到的常見痛點和難點,提供係統性的解決方案。 注重細節與思考: 引導讀者養成深入思考、嚴謹編碼的習慣,成為一名真正意義上的“專傢”。 閱讀本書,您將不僅掌握C/C++語言本身,更能理解其背後的運行機製,洞悉高效編程的奧秘,從而自信地駕馭復雜項目,構建齣高性能、高可靠性的軟件係統。