[美] 本賈尼·斯特勞斯特魯普 著,王剛 譯
《C++程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言》(原書(shū)第4版)是C++領(lǐng)域經(jīng)典的參考書(shū),介紹了C++11的各項(xiàng)新特性和新功能。全書(shū)共分四部分。部分(第1~5章)是引言,包括C++的背景知識(shí),C++語(yǔ)言及其標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的簡(jiǎn)要介紹;第二部分(第6~15章)介紹C++的內(nèi)置類(lèi)型和基本特性,以及如何用它們構(gòu)造程序;第三部分(第16~29章)介紹C++的抽象機(jī)制及如何用這些機(jī)制編寫(xiě)面向?qū)ο蟪绦蚝头盒统绦颍坏谒牟糠郑ǖ?0~44章)概述標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)并討論一些兼容性問(wèn)題。由于篇幅問(wèn)題,原書(shū)中文版分兩冊(cè)出版,分別對(duì)應(yīng)原書(shū)的至三部分和第四部分。這一冊(cè)為至三部分。
The C++ Programming Language, Fourth Edition
出版者的話
譯者序
前言
第3版前言
第2版前言
第1版前言
第一部分 引言
第1章 致讀者 2
1.1 本書(shū)結(jié)構(gòu) 2
1.1.1 引言 2
1.1.2 基本特性 3
1.1.3 抽象機(jī)制 4
1.1.4 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù) 5
1.1.5 例子和參考文獻(xiàn) 5
1.2 C++的設(shè)計(jì) 7
1.2.1 程序設(shè)計(jì)風(fēng)格 8
1.2.2 類(lèi)型檢查 11
1.2.3 C兼容性 12
1.2.4 語(yǔ)言、庫(kù)和系統(tǒng) 12
1.3 學(xué)習(xí)C++ 14
1.3.1 用C++編程 15
1.3.2 對(duì)C++程序員的建議 16
1.3.3 對(duì)C程序員的建議 16
1.3.4 對(duì)Java程序員的建議 17
1.4 C++的歷史 18
1.4.1 大事年表 19
1.4.2 早期的C++ 19
1.4.3 1998標(biāo)準(zhǔn) 21
1.4.4 2011標(biāo)準(zhǔn) 23
1.4.5 C++的用途 26
1.5 建議 27
1.6 參考文獻(xiàn) 28
第2章 C++概覽:基礎(chǔ)知識(shí) 32
2.1 引言 32
2.2 基本概念 33
2.2.1 Hello,World! 33
2.2.2 類(lèi)型、變量和算術(shù)運(yùn)算 34
2.2.3 常量 36
2.2.4 檢驗(yàn)和循環(huán) 37
2.2.5 指針、數(shù)組和循環(huán) 38
2.3 用戶自定義類(lèi)型 40
2.3.1 結(jié)構(gòu) 41
2.3.2 類(lèi) 42
2.3.3 枚舉 43
2.4 模塊化 44
2.4.1 分離編譯 45
2.4.2 名字空間 46
2.4.3 錯(cuò)誤處理 47
2.5 附記 50
2.6 建議 50
第3章 C++概覽:抽象機(jī)制 51
3.1 引言 51
3.2 類(lèi) 51
3.2.1 具體類(lèi)型 52
3.2.2 抽象類(lèi)型 56
3.2.3 虛函數(shù) 58
3.2.4 類(lèi)層次 59
3.3 拷貝和移動(dòng) 62
3.3.1 拷貝容器 63
3.3.2 移動(dòng)容器 64
3.3.3 資源管理 66
3.3.4 抑制操作 66
3.4 模板 67
3.4.1 參數(shù)化類(lèi)型 67
3.4.2 函數(shù)模板 69
3.4.3 函數(shù)對(duì)象 69
3.4.4 可變參數(shù)模板 71
3.4.5 別名 72
3.5 建議 73
第4章 C++概覽:容器與算法 74
4.1 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù) 74
4.1.1 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)概述 75
4.1.2 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)頭文件與名字空間 75
4.2 字符串 77
4.3 I/O流 78
4.3.1 輸出 78
4.3.2 輸入 79
4.3.3 用戶自定義類(lèi)型的I/O 80
4.4 容器 81
4.4.1 vector 81
4.4.2 list 84
4.4.3 map 85
4.4.4 unordered_map 86
4.4.5 容器概述 86
4.5 算法 87
4.5.1 使用迭代器 88
4.5.2 迭代器類(lèi)型 90
4.5.3 流迭代器 91
4.5.4 謂詞 93
4.5.5 算法概述 93
4.5.6 容器算法 94
4.6 建議 94
第5章 C++概覽:并發(fā)與實(shí)用功能 96
5.1 引言 96
5.2 資源管理 96
5.2.1 unique_ptr與shared_ptr 97
5.3 并發(fā) 99
5.3.1 任務(wù)和thread 99
5.3.2 傳遞參數(shù) 100
5.3.3 返回結(jié)果 100
5.3.4 共享數(shù)據(jù) 101
5.3.5 任務(wù)通信 103
5.4 小工具組件 106
5.4.1 時(shí)間 106
5.4.2 類(lèi)型函數(shù) 107
5.4.3 pair和tuple 109
5.5 正則表達(dá)式 110
5.6 數(shù)學(xué)計(jì)算 111
5.6.1 數(shù)學(xué)函數(shù)和算法 111
5.6.2 復(fù)數(shù) 111
5.6.3 隨機(jī)數(shù) 112
5.6.4 向量算術(shù) 113
5.6.5 數(shù)值限制 113
5.7 建議 114
第二部分 基本功能
第6章 類(lèi)型與聲明 116
6.1 ISO C++標(biāo)準(zhǔn) 116
6.1.1 實(shí)現(xiàn) 117
6.1.2 基本源程序字符集 118
6.2 類(lèi)型 118
6.2.1 基本類(lèi)型 119
6.2.2 布爾值 119
6.2.3 字符類(lèi)型 121
6.2.4 整數(shù)類(lèi)型 124
6.2.5 浮點(diǎn)數(shù)類(lèi)型 126
6.2.6 前綴和后綴 127
6.2.7 void 128
6.2.8 類(lèi)型尺寸 128
6.2.9 對(duì)齊 130
6.3 聲明 131
6.3.1 聲明的結(jié)構(gòu) 133
6.3.2 聲明多個(gè)名字 134
6.3.3 名字 134
6.3.4 作用域 136
6.3.5 初始化 138
6.3.6 推斷類(lèi)型:auto和decltype() 141
6.4 對(duì)象和值 144
6.4.1 左值和右值 144
6.4.2 對(duì)象的生命周期 145
6.5 類(lèi)型別名 146
6.6 建議 147
第7章 指針、數(shù)組與引用 148
7.1 引言 148
7.2 指針 148
7.2.1 void* 149
7.2.2 nullptr 150
7.3 數(shù)組 150
7.3.1 數(shù)組的初始化器 152
7.3.2 字符串字面值常量 152
7.4 數(shù)組中的指針 155
7.4.1 數(shù)組漫游 156
7.4.2 多維數(shù)組 158
7.4.3 傳遞數(shù)組 159
7.5 指針與const 161
7.6 指針與所有權(quán) 163
7.7 引用 163
7.7.1 左值引用 164
7.7.2 右值引用 167
7.7.3 引用的引用 169
7.7.4 指針與引用 170
7.8 建議 172
第8章 結(jié)構(gòu)、聯(lián)合與枚舉 173
8.1 引言 173
8.2 結(jié)構(gòu) 173
8.2.1 struct的布局 175
8.2.2 struct的名字 176
8.2.3 結(jié)構(gòu)與類(lèi) 177
8.2.4 結(jié)構(gòu)與數(shù)組 178
8.2.5 類(lèi)型等價(jià) 180
8.2.6 普通舊數(shù)據(jù) 180
8.2.7 域 182
8.3 聯(lián)合 183
8.3.1 聯(lián)合與類(lèi) 185
8.3.2 匿名union 186
8.4 枚舉 188
8.4.1 enum class 188
8.4.2 普通的enum 191
8.4.3 未命名的enum 192
8.5 建議 193
第9章 語(yǔ)句 194
9.1 引言 194
9.2 語(yǔ)句概述 194
9.3 聲明作為語(yǔ)句 195
9.4 選擇語(yǔ)句 196
9.4.1 if語(yǔ)句 196
9.4.2 switch語(yǔ)句 198
9.4.3 條件中的聲明 200
9.5 循環(huán)語(yǔ)句 201
9.5.1 范圍for語(yǔ)句 201
9.5.2 for語(yǔ)句 202
9.5.3 while語(yǔ)句 203
9.5.4 do語(yǔ)句 203
9.5.5 退出循環(huán) 204
9.6 goto語(yǔ)句 204
9.7 注釋與縮進(jìn) 205
9.8 建議 207
第10章 表達(dá)式 208
10.1 引言 208
10.2 一個(gè)桌面計(jì)算器示例 208
10.2.1 分析器 209
10.2.2 輸入 213
10.2.3 底層輸入 216
10.2.4 錯(cuò)誤處理 217
10.2.5 驅(qū)動(dòng)程序 217
10.2.6 頭文件 218
10.2.7 命令行參數(shù) 218
10.2.8 關(guān)于風(fēng)格 220
10.3 運(yùn)算符概述 220
10.3.1 結(jié)果 224
10.3.2 求值順序 224
10.3.3 運(yùn)算符優(yōu)先級(jí) 225
10.3.4 臨時(shí)對(duì)象 226
10.4 常量表達(dá)式 227
10.4.1 符號(hào)化常量 229
10.4.2 常量表達(dá)式中的const 229
10.4.3 字面值常量類(lèi)型 229
10.4.4 引用參數(shù) 230
10.4.5 地址常量表達(dá)式 231
10.5 隱式類(lèi)型轉(zhuǎn)換 231
10.5.1 提升 231
10.5.2 類(lèi)型轉(zhuǎn)換 232
10.5.3 常用的算術(shù)類(lèi)型轉(zhuǎn)換 234
10.6 建議 235
第11章 選擇適當(dāng)?shù)牟僮?236
11.1 其他運(yùn)算符 236
11.1.1 邏輯運(yùn)算符 236
11.1.2 位邏輯運(yùn)算符 236
11.1.3 條件表達(dá)式 238
11.1.4 遞增與遞減 238
11.2 自由存儲(chǔ) 240
11.2.1 內(nèi)存管理 241
11.2.2 數(shù)組 243
11.2.3 獲取內(nèi)存空間 244
11.2.4 重載new 245
11.3 列表 247
11.3.1 實(shí)現(xiàn)模型 248
11.3.2 限定列表 249
11.3.3 未限定列表 249
11.4 lambda表達(dá)式 251
11.4.1 實(shí)現(xiàn)模型 251
11.4.2 lambda的替代品 252
11.4.3 捕獲 254
11.4.4 調(diào)用與返回 257
11.4.5 lambda的類(lèi)型 257
11.5 顯式類(lèi)型轉(zhuǎn)換 258
11.5.1 構(gòu)造 259
11.5.2 命名轉(zhuǎn)換 261
11.5.3 C風(fēng)格的轉(zhuǎn)換 262
11.5.4 函數(shù)形式的轉(zhuǎn)換 262
11.6 建議 263
第12章 函數(shù) 264
12.1 函數(shù)聲明 264
12.1.1 為什么使用函數(shù) 265
12.1.2 函數(shù)聲明的組成要件 265
The C++ Programming Language Fourth Edition所有計(jì)算機(jī)科學(xué)問(wèn)題,都可以通過(guò)引入一個(gè)新的間接層次來(lái)解決,那些已有過(guò)多間接層次的問(wèn)題除外。
——David J. Wheeler與C++98標(biāo)準(zhǔn)相比,C++11標(biāo)準(zhǔn)讓我可以更清晰、更簡(jiǎn)潔而且更直接地表達(dá)自己的想法。而且,新版本的編譯器可以對(duì)程序進(jìn)行更好的檢查并生成更快的目標(biāo)程序。因此,C++11給人的感覺(jué)就像是一種新語(yǔ)言一樣。
在本書(shū)中,我追求完整性(completeness)。我會(huì)介紹專業(yè)程序員可能需要的每個(gè)語(yǔ)言特性和標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)組件。對(duì)每個(gè)特性或組件,我將給出:
基本原理:設(shè)計(jì)這個(gè)特性(組件)是為了幫助解決哪類(lèi)問(wèn)題?其設(shè)計(jì)原理是什么?它有什么根本的局限?規(guī)范:它該如何定義?我將以專業(yè)程序員為目標(biāo)讀者來(lái)選擇內(nèi)容的詳略程度,對(duì)于要求更高的C++語(yǔ)言研究者,有很多ISO標(biāo)準(zhǔn)的文獻(xiàn)可供查閱。
例子:當(dāng)單獨(dú)使用這個(gè)特性或與其他特性組合使用時(shí),如何用好它?其中的關(guān)鍵技術(shù)和習(xí)慣用法是怎樣的?在程序的可維護(hù)性和性能方面是否有一些隱含的問(wèn)題?多年來(lái),無(wú)論是C++語(yǔ)言本身還是它的使用,都已經(jīng)發(fā)生了巨大改變。從程序員的角度,大多數(shù)改變都屬于語(yǔ)言的改進(jìn)。與之前的版本相比,當(dāng)前的ISO C++標(biāo)準(zhǔn)(ISO/IEC 14882-2011,通常稱為C++11)在編寫(xiě)高質(zhì)量代碼方面無(wú)疑是一個(gè)好得多的工具。但是它好在哪里?現(xiàn)代C++語(yǔ)言支持什么樣的程序設(shè)計(jì)風(fēng)格和技術(shù)?這些技術(shù)靠哪些語(yǔ)言特性和標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)特性來(lái)支撐?精練、正確、可維護(hù)性好、性能高的C++代碼的基本構(gòu)建單元是怎樣的?本書(shū)將回答這些關(guān)鍵問(wèn)題。很多答案已經(jīng)不同于1985、1995或2005等舊版本的C++語(yǔ)言了:C++在進(jìn)步。
C++是一種通用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言,它強(qiáng)調(diào)富類(lèi)型、輕量級(jí)抽象的設(shè)計(jì)和使用。C++特別適合開(kāi)發(fā)資源受限的應(yīng)用,例如可在軟件基礎(chǔ)設(shè)施中發(fā)現(xiàn)的那些應(yīng)用。那些花費(fèi)時(shí)間學(xué)習(xí)高質(zhì)量代碼編寫(xiě)技術(shù)的程序員將會(huì)從C++語(yǔ)言受益良多。C++是為那些嚴(yán)肅對(duì)待編程的人而設(shè)計(jì)的。人類(lèi)文明已經(jīng)嚴(yán)重依賴軟件,編寫(xiě)高質(zhì)量的軟件非常重要。
目前已經(jīng)部署的C++代碼達(dá)到數(shù)十億行,因此程序穩(wěn)定性備受重視——很多1985年和1995年編寫(xiě)的C++代碼仍然運(yùn)行良好,而且還會(huì)繼續(xù)運(yùn)行幾十年。但是,對(duì)所有這些應(yīng)用程序,都可以用現(xiàn)代C++語(yǔ)言寫(xiě)出更好的版本;如果你墨守成規(guī),將來(lái)寫(xiě)出的代碼將會(huì)是低質(zhì)量、低性能的。對(duì)穩(wěn)定性的強(qiáng)調(diào)還意味著,你現(xiàn)在遵循標(biāo)準(zhǔn)寫(xiě)出的代碼,在未來(lái)幾十年中會(huì)運(yùn)行良好。本書(shū)中所有代碼都遵循2011 ISO C++標(biāo)準(zhǔn)。
本書(shū)面向三類(lèi)讀者:
想知道新的ISO C++標(biāo)準(zhǔn)都提供了哪些新特性的C++程序員。
好奇C++到底提供了哪些C語(yǔ)言的特性的C程序員。
具備Java、C#、Python和Ruby等編程語(yǔ)言背景,正在探尋“更接近機(jī)器”的語(yǔ)言,即更靈活、提供更好的編譯時(shí)檢查或是更好性能的語(yǔ)言的程序員。
自然,這三類(lèi)讀者可能是有交集的——一個(gè)專業(yè)軟件開(kāi)發(fā)者通常掌握多門(mén)編程語(yǔ)言。
本書(shū)假定目標(biāo)讀者是程序員。如果你想問(wèn)“什么是for循環(huán)?”或是“什么是編譯器?”,那么本書(shū)現(xiàn)在還不適合你,我向你推薦我的另一本書(shū)《C++程序設(shè)計(jì)原理與實(shí)踐》,這本書(shū)適合作為程序設(shè)計(jì)和C++語(yǔ)言的入門(mén)書(shū)籍。而且,我假定讀者是較為成熟的軟件開(kāi)發(fā)者。如果你的問(wèn)題是“為什么要費(fèi)力進(jìn)行測(cè)試?”或者認(rèn)為“所有語(yǔ)言基本都是一樣的,給我看語(yǔ)法就可以了”,甚至確信存在一種適合所有任務(wù)的完美語(yǔ)言,那么本書(shū)也不適合你。
相對(duì)于C++98,C++11提出了哪些改進(jìn)和新特性呢?適合現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的機(jī)器模型會(huì)涉及大量并發(fā)處理。為此,C++11提供了用于系統(tǒng)級(jí)并行編程(如使用多核)的語(yǔ)言和標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)特性。C++11還提供了正則表達(dá)式處理、資源管理指針、隨機(jī)數(shù)、改進(jìn)的容器(包括哈希表)以及其他很多特性。此外,C++11還提供了通用和一致的初始化機(jī)制、更簡(jiǎn)單的for語(yǔ)句、移動(dòng)語(yǔ)義、基礎(chǔ)的Unicode支持、lambda表達(dá)式、通用常量表達(dá)式、控制類(lèi)缺省定義的能力、可變參數(shù)模板、用戶定義的字面值常量和其他很多新特性。請(qǐng)記住,這些標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)和語(yǔ)言特性的目標(biāo)就是支撐那些用來(lái)開(kāi)發(fā)高質(zhì)量軟件的程序設(shè)計(jì)技術(shù)。這些特性應(yīng)該組合使用——將它們看作蓋大樓的磚,而不應(yīng)該相互隔離地單獨(dú)使用來(lái)解決特定問(wèn)題。計(jì)算機(jī)是一種通用機(jī)器,而C++在其中起著重要作用。特別是,C++的設(shè)計(jì)目標(biāo)就是足夠靈活和通用,以便處理那些連它的設(shè)計(jì)者都未曾想象過(guò)的未來(lái)難題。
致謝除了本書(shū)上一版致謝提及的人之外,我還要感謝Pete Becker、Hans-J. Boehm、Marshall Clow、Jonathan Coe、Lawrence Crowl、Walter Daugherty、J. Daniel Garcia、Robert Harle、Greg Hickman、Howard Hinnant、Brian Kernighan、Daniel Krügler、Nevin Liber、Michel Michaud、Gary Powell、Jan Christiaan van Winkel和Leor Zolman。沒(méi)有他們的幫助,本書(shū)的質(zhì)量要差得多。
感謝Howard Hinnant為我解答很多有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的問(wèn)題。
Andrew Sutton是Origin庫(kù)的作者,模板相關(guān)章節(jié)中很多模擬概念的討論都是基于這個(gè)測(cè)試平臺(tái)的。他還是Matrix庫(kù)的作者,這是第29章的主題。Origin庫(kù)是開(kāi)源的,在互聯(lián)網(wǎng)上搜索“Origin”和“Andrew Sutton”就能找到。
感謝我指導(dǎo)的畢業(yè)設(shè)計(jì)班,他們從部分中找出的問(wèn)題比其他任何人都多。
假如我能遵照審閱人的所有建議,毫無(wú)疑問(wèn)會(huì)大幅度提高本書(shū)的質(zhì)量,但篇幅上也會(huì)增加數(shù)百頁(yè)。每個(gè)專家審閱人都建議增加技術(shù)細(xì)節(jié)、進(jìn)階示例和很多有用的開(kāi)發(fā)規(guī)范;每個(gè)新手審閱人(或教育工作者)都建議增加示例;而大多數(shù)審閱人都(正確地)注意到本書(shū)的篇幅可能過(guò)長(zhǎng)了。
感謝普林斯頓大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系,特別感謝Brian Kernighan教授,在我利用部分休假時(shí)間撰寫(xiě)此書(shū)時(shí)給予我熱情接待。
感謝劍橋大學(xué)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室,特別感謝Andy Hopper教授,在我利用部分休假時(shí)間撰寫(xiě)此書(shū)時(shí)給予我熱情接待。
感謝我的編輯Peter Gordon以及他在Addison-Wesley的出版團(tuán)隊(duì),感謝你們的幫助和耐心。
Bjarne Stroustrup于得克薩斯大學(xué)城第3版前言The C++ Programming Language Fourth Edition去編程就是去理解。
——Kristen Nygaard我覺(jué)得用C++編程比以往更令人愉快。在過(guò)去這些年里,C++在支持設(shè)計(jì)和編程方面取得了令人振奮的進(jìn)步,針對(duì)其使用的大量新技術(shù)已經(jīng)被開(kāi)發(fā)出來(lái)了。然而,C++并不只是好玩。普通的程序員在幾乎所有種類(lèi)和規(guī)模的開(kāi)發(fā)項(xiàng)目上,在生產(chǎn)率、可維護(hù)性、靈活性和質(zhì)量方面都取得了顯著的進(jìn)步。到今天為止,C++已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了我當(dāng)初期望中的絕大部分,還在許多我原來(lái)根本沒(méi)有夢(mèng)想過(guò)的工作中取得了成功。
本書(shū)介紹的是標(biāo)準(zhǔn)C++以及由C++所支持的關(guān)鍵編程技術(shù)和設(shè)計(jì)技術(shù)。與本書(shū)第1版所介紹的那個(gè)C++版本相比,標(biāo)準(zhǔn)C++是一個(gè)經(jīng)過(guò)了更仔細(xì)推敲的更強(qiáng)大的語(yǔ)言。各種新的語(yǔ)言特征,如名字空間、異常、模板,以及運(yùn)行時(shí)類(lèi)型識(shí)別,使人能以比過(guò)去更直接的方式使用許多技術(shù),標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)使程序員能夠從比基本語(yǔ)言高得多的層面上起步。
本書(shū)第2版中大約有三分之一的內(nèi)容來(lái)自第1版。第3版則重寫(xiě)了更大的篇幅。它提供的許多東西是大部分有經(jīng)驗(yàn)的程序員也需要的,與此同時(shí),本書(shū)也比它的以前版本更容易讓新手入門(mén)。C++使用的爆炸性增長(zhǎng)和由此帶來(lái)的海量經(jīng)驗(yàn)積累使這些成為可能。
一個(gè)功能廣泛的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)定義使我能以一種與以前不同的方式介紹C++的各種概念。與過(guò)去一樣,本書(shū)對(duì)C++的介紹與任何特定的實(shí)現(xiàn)都沒(méi)有關(guān)系;與過(guò)去一樣,教材式的各章還是采用“自下而上”的方式,使每種結(jié)構(gòu)都是在定義之后才使用。無(wú)論如何,使用一個(gè)設(shè)計(jì)良好的庫(kù)遠(yuǎn)比理解其實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)容易得多。因此,假定讀者在理解標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的內(nèi)部工作原理之前,就可以利用它提供許多更實(shí)際、更有趣的例子。標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)本身也是程序設(shè)計(jì)示例和設(shè)計(jì)技術(shù)的豐富源泉。
本書(shū)將介紹每種主要的C++語(yǔ)言特征和標(biāo)準(zhǔn)庫(kù),它是圍繞著語(yǔ)言和庫(kù)功能組織起來(lái)的。當(dāng)然,各種特征都將在使用它們的環(huán)境中介紹。也就是說(shuō),這里所關(guān)注的是將語(yǔ)言作為一種設(shè)計(jì)和編程的工具,而不是語(yǔ)言本身。本書(shū)將展示那些使C++卓有成效的關(guān)鍵技術(shù),講述為掌握它們所需要的基本概念。除了專門(mén)闡釋技術(shù)細(xì)節(jié)的那些地方之外,其他示例都取自系統(tǒng)軟件領(lǐng)域。另一本與本書(shū)配套出版的書(shū)《帶標(biāo)注的C++語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)》(The Annotated C++ Language Standard),將給出完整的語(yǔ)言定義,所附標(biāo)注能使它更容易理解。
本書(shū)的基本目標(biāo)就是幫助讀者理解C++所提供的功能將如何支持關(guān)鍵的程序設(shè)計(jì)技術(shù)。這里的目標(biāo)是使讀者能遠(yuǎn)遠(yuǎn)簡(jiǎn)單地復(fù)制示例并使之能夠運(yùn)行,或者模仿來(lái)自其他語(yǔ)言的程序設(shè)計(jì)風(fēng)格。只有對(duì)隱藏在語(yǔ)言背后的思想有了很好的理解之后,才能真正掌握這個(gè)語(yǔ)言。如果有一些具體實(shí)現(xiàn)的文檔的輔助,這里所提供的信息就足以對(duì)付具有挑戰(zhàn)性的真實(shí)世界中的重要項(xiàng)目。我的希望是,本書(shū)能幫助讀者獲得新的洞察力,使他們成為更好的程序員和設(shè)計(jì)師。
致謝除了第1版和第2版的致謝中所提到的那些人之外,我還要感謝Matt Austern、Hans Boehm、Don Caldwell、Lawrence Crowl、Alan Feuer、Andrew Forrest、David Gay、Tim Griffin、Peter Juhl、Brian Kernighan、Andrew Koenig、Mike Mowbray、Rob Murray、Lee Nackman、Joseph Newcomer、Alex Stepanov、David Vandevoorde、Peter Weinberger和Chris Van Wyk,他們對(duì)第3版各章的初稿提出了許多意見(jiàn)。沒(méi)有他們的幫助和建議,這本書(shū)一定會(huì)更難理解,包含更多的錯(cuò)誤,沒(méi)有這么完整,當(dāng)然也可能稍微短一點(diǎn)。
我還要感謝C++標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)的志愿者們,是他們完成了規(guī)模宏大的建設(shè)性工作,才使C++具有它今天這個(gè)樣子。要羅列出每個(gè)人會(huì)有一點(diǎn)不公平,但一個(gè)也不提就更不公平,所以我想特別提及Mike Ball、Dag Brück、Sean Corfield、Ted Goldstein、Kim Knuttila、Andrew Koenig、Dmitry Lenkov、Nathan Myers、Martin O’Riordan、Tom Plum、Jonathan Shopiro、John Spicer、Jerry Schwarz、Alex Stepanov和Mike Vilot,他們中的每個(gè)人都在C++及其標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的某些方面直接與我合作過(guò)。
在這本書(shū)次印刷之后,許多人給我發(fā)來(lái)電子郵件,提出更正和建議。我已經(jīng)在本書(shū)的結(jié)構(gòu)中響應(yīng)了他們的建議,使后來(lái)出版的版本大為改善。將本書(shū)翻譯到各種語(yǔ)言的譯者也提供了許多澄清性的意見(jiàn)。作為對(duì)這些讀者的回應(yīng),我增加了附錄D和附錄E。讓我借這個(gè)機(jī)會(huì)感謝他們之中特別有幫助的幾位:Dave Abrahams、Matt Austern、Jan Bielawski、Janina Mincer Daszkiewicz、Andrew Koenig、Dietmar Kühl、Nicolai Josuttis、Nathan Myers、Paul E. Sevin?、Andy Tenne-Sens、Shoichi Uchida、Ping-Fai(Mike) Yang和Dennis Yelle。
Bjarne Stroustrup于新澤西默里山第2版前言The C++ Programming Language Fourth Edition前路漫漫。
——Bilbo Baggins正如在本書(shū)的第1版中所承諾的,C++為滿足其用戶的需要正在不斷地演化。這一演化過(guò)程得益于許多有著極大的背景差異,在范圍廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域中工作的用戶們的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的指導(dǎo)。在第1版出版后的六年中,C++的用戶群體擴(kuò)大了不止百倍,人們學(xué)到了許多東西,發(fā)現(xiàn)了許多新技術(shù)并通過(guò)了實(shí)踐的檢驗(yàn)。這些技術(shù)中的一些也在這一版中有所反映。
在過(guò)去六年里所完成的許多語(yǔ)言擴(kuò)展,其基本宗旨就是將C++提升為一種服務(wù)于一般性的數(shù)據(jù)抽象和面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的語(yǔ)言,特別是提升為一個(gè)可編寫(xiě)高質(zhì)量的用戶定義類(lèi)型庫(kù)的工具。一個(gè)“高質(zhì)量的庫(kù)”是指這樣的庫(kù),它以一個(gè)或幾個(gè)方便、安全且高效的類(lèi)的形式,給用戶提供了一個(gè)概念。在這個(gè)環(huán)境中,安全意味著這個(gè)類(lèi)在庫(kù)的使用者與它的供方之間構(gòu)成了一個(gè)特殊的類(lèi)型安全的界面;高效意味著與手工寫(xiě)出的C代碼相比,這種庫(kù)的使用不會(huì)給用戶強(qiáng)加明顯的運(yùn)行時(shí)間上或空間上的額外開(kāi)銷(xiāo)。
本書(shū)介紹的是完整的C++語(yǔ)言。從第1章到第10章是一個(gè)教材式的導(dǎo)引,第11章到第13章展現(xiàn)的是一個(gè)有關(guān)設(shè)計(jì)和軟件開(kāi)發(fā)問(wèn)題的討論,后包含了完整的C++參考手冊(cè)。自然,在原來(lái)版本之后新加入的特征和變化已成為這個(gè)展示的有機(jī)組成部分。這些特征包括:經(jīng)過(guò)精化后的重載解析規(guī)則和存儲(chǔ)管理功能,以及訪問(wèn)控制機(jī)制、類(lèi)型安全的連接、const和static成員函數(shù)、抽象類(lèi)、多重繼承、模板和異常處理。
C++是一個(gè)通用的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言,其核心應(yīng)用領(lǐng)域是廣泛意義上的系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)。此外,C++還被成功地用到許多無(wú)法稱為系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)的應(yīng)用領(lǐng)域中。從摩登的小型計(jì)算機(jī)到大的超級(jí)計(jì)算機(jī)上,以及幾乎所有操作系統(tǒng)上都有C++的實(shí)現(xiàn)。因此,本書(shū)描述的是C++語(yǔ)言本身,并不想試著去解釋任何特殊的實(shí)現(xiàn)、程序設(shè)計(jì)環(huán)境或者庫(kù)。
本書(shū)中給出的許多類(lèi)的示例雖然都很有用,但也還是應(yīng)該歸到“玩具”一類(lèi)。與在完整的精益求精的程序中做解釋相比,這里所采用的解說(shuō)風(fēng)格能更清晰地呈現(xiàn)那些具有普遍意義的原理和極其有用的技術(shù),在實(shí)際例子中它們很容易被細(xì)節(jié)所淹沒(méi)。這里給出的大部分有用的類(lèi),如鏈接表、數(shù)組、字符串、矩陣、圖形類(lèi)、關(guān)聯(lián)數(shù)組等,在廣泛可用的各種商品和非商品資源中,都有可用的“防彈”或“金盤(pán)”版本。那些“具有工業(yè)強(qiáng)度”的類(lèi)和庫(kù)中的許多東西,實(shí)際上不過(guò)是在這里可以找到的玩具版本的直接或間接后裔。
與第1版相比,這一版更加強(qiáng)調(diào)本書(shū)在教學(xué)方面的作用。然而,這里的敘述仍然是針對(duì)有經(jīng)驗(yàn)的程序員,并努力不去輕視他們的智慧和經(jīng)驗(yàn)。有關(guān)設(shè)計(jì)問(wèn)題的討論有了很大的擴(kuò)充,作為對(duì)讀者在語(yǔ)言特征及其直接應(yīng)用之外的要求的一種回應(yīng)。技術(shù)細(xì)節(jié)和精確性也有所增強(qiáng)。特別是,這里的參考手冊(cè)體現(xiàn)了在這個(gè)方向上多年的工作。我的目標(biāo)是提供一本具有足夠深度的書(shū)籍,使大部分程序員能在多次閱讀中都有所收獲。換句話說(shuō),這本書(shū)給出的是C++語(yǔ)言,它的基本原理,以及使用時(shí)所需要的關(guān)鍵性技術(shù)。歡迎欣賞!
致謝除了在第1版前言的致謝里所提到的人們之外,我還要感謝Al Aho、Steve Buroff、Jim Coplien、Ted Goldstein、Tony Hansen、Lorraine Juhl、Peter Juhl、Brian Kernighan、Andrew Koenig、Bill Leggett、Warren Montgomery、Mike Mowbray、Rob Murray、Jonathan Shopiro、Mike Vilot和Peter Weinberger,他們對(duì)第2版的初稿提出了許多意見(jiàn)。許多人對(duì)C++從1985年到1991年的開(kāi)發(fā)有很大影響,我只能提及其中幾個(gè):Andrew Koenig,Brian Kernighan,Doug McIlroy和Jonathan Shopiro。還要感謝參考手冊(cè)“外部評(píng)閱”的許多參與者,以及在X3J16的整個(gè)年里一直在其中受苦的人們。
Bjarne Stroustrup于新澤西默里山第1版前言The C++ Programming Language Fourth Edition語(yǔ)言磨礪了我們思維的方式,也決定著我們思考的范圍。
——B. L. WhorfC++是一種通用的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言,其設(shè)計(jì)就是為了使認(rèn)真的程序員工作得更愉快。除了一些小細(xì)節(jié)之外,C++是C程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的一個(gè)超集。C++提供了C所提供的各種功能,還為定義新類(lèi)型提供了靈活而有效的功能。程序員可以通過(guò)定義新類(lèi)型,使這些類(lèi)型與應(yīng)用中的概念緊密對(duì)應(yīng),從而把一個(gè)應(yīng)用劃分成許多容易管理的片段。這種程序構(gòu)造技術(shù)通常被稱為數(shù)據(jù)抽象。某些用戶定義類(lèi)型的對(duì)象包含著類(lèi)型信息,這種對(duì)象就可以方便而安全地用在那種對(duì)象類(lèi)型無(wú)法在編譯時(shí)確定的環(huán)境中。使用這種類(lèi)型的對(duì)象的程序通常被稱為是基于對(duì)象的。如果用得好,這些技術(shù)可以產(chǎn)生出更短、更容易理解,而且也更容易管理的程序。
C++里的關(guān)鍵概念是類(lèi)。一個(gè)類(lèi)就是一個(gè)用戶定義類(lèi)型。類(lèi)提供了對(duì)數(shù)據(jù)的隱藏,數(shù)據(jù)的初始化保證,用戶定義類(lèi)型的隱式類(lèi)型轉(zhuǎn)換,動(dòng)態(tài)類(lèi)型識(shí)別,用戶控制的存儲(chǔ)管理,以及重載運(yùn)算符的機(jī)制等。在類(lèi)型檢查和表述模塊性方面,C++提供了比C好得多的功能。它還包含了許多并不直接與類(lèi)相關(guān)的改進(jìn),包括符號(hào)常量、函數(shù)的在線替換、默認(rèn)函數(shù)參數(shù)、重載函數(shù)名、自由存儲(chǔ)管理運(yùn)算符,以及引用類(lèi)型等。C++保持了C高效處理硬件基本對(duì)象(位、字節(jié)、字、地址等)的能力。這就使用戶定義類(lèi)型能夠在相當(dāng)高的效率水平上實(shí)現(xiàn)。
C++及其標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)也是為了可移植性而設(shè)計(jì)的。當(dāng)前的實(shí)現(xiàn)能夠在大多數(shù)支持C的系統(tǒng)上運(yùn)行。C的庫(kù)也能用于C++程序,而且大部分支持C程序設(shè)計(jì)的工具也同樣能用于C++。
本書(shū)的基本目標(biāo)就是幫助認(rèn)真的程序員學(xué)習(xí)這個(gè)語(yǔ)言,并將它用于那些非平凡的項(xiàng)目。書(shū)中提供了有關(guān)C++的完整描述,許多完整的例子,以及更多的程序片段。
致謝如果沒(méi)有許多朋友和同事持之以恒的使用、建議和建設(shè)性的批評(píng),C++絕不會(huì)像它現(xiàn)在這樣成熟。特別地,Tom Cargill、Jim Coplien、Stu Feldman、Sandy Fraser、Steve Johnson、Brian Kernighan、Bart Locanthi、Doug McIlroy、Dennis Ritchie、Larry Rosler、Jerry Schwarz和Jon Shopiro對(duì)語(yǔ)言發(fā)展提供了重要的思想。Dave Presotto寫(xiě)出了流I/O庫(kù)的當(dāng)前實(shí)現(xiàn)。
此外,還有幾百人對(duì)C++及其編譯器的開(kāi)發(fā)做出了貢獻(xiàn):給我提出改進(jìn)的建議,描述所遇到的問(wèn)題,告訴我編譯中的錯(cuò)誤等。我只能提及其中的很少幾位:Gary Bishop,Andrew Hume,Tom Karzes,Victor Milenkovic,Rob Murray,Leonie Rose,Brian Schmult和Gary Walker。
許多人在本書(shū)的撰寫(xiě)過(guò)程中為我提供了幫助,特別值得提出的是Jon Bentley、Laura Eaves、Brian Kernighan、Ted Kowalski、Steve Mahaney、Jon Shopiro,以及參加1985年7月26 ~ 27日俄亥俄州哥倫布貝爾實(shí)驗(yàn)室C++課程的人們。
Bjarne Stroustrup于新澤西默里山
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