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C++设计新思维：泛型编程与设计模式之应用

作者：（美）Andrei Alexandrescu著；侯捷，於春景译

出版社：华中科技大学出版社

出版时间：2003-03-01

ISBN：9787560929064

定价：¥59.80

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内容简介

　　ModernC++Design是一部重要的著作，它从根本上层示了genericpatterns（泛型模式）或patterntemplates（模式模板），并将它们视之为“在C++中创造可扩充设计”的一种功能强大的新方法，这种方法结合了template和patterns，你可能未曾想过，但的确存在。如果你的工作涉及C++设计和编程。那么你应该阅读本书。我极力推荐。——HerbSutter关于C++，还有什么没被说过的？很多，本书证明了这一点——节录自JohnVissides为本书所作的序在ModernC++Design中，Andrei，Alexandrescu为C++程序员开创了一个新天地。在展现非凡创造力和精湛编程技艺的同时，Alexandrescu提供了融合designpatterns（设计模式）、genericprogramming（泛型编程）、C++等在内的尖端设计技术。帮助程序员撰写清晰、灵活、高度可复用的代码。本书提出genericcomponents（泛型组件）的概念，这是一种可复用的设计模板（reusabledesigntemplates），用来产生规范的C++代码，供编译器使用。泛型组件提供了从design到code之间简易而无缝的过渡，产生出更能表达原始设计意图的代码，并支持设计结构的复用只需更动最少量的代码。作者阐释建造泛型组件所需的C++专门技巧和特性。而后针对现实世界中的应用，提供工业强度之泛型组件实现品。对于C++开发人员日常工作中反复遇到的问题，在此进行了深入的探讨，并通过泛型方式实现。内容包括：·高度灵活的policybaseddesign·Partialtemplatespecialization（模板偏特化）·Typelists，一个功能强大、用于型别操控的结构·Visitor、Singleton、Command、Factories等模式（patterns）·Multi-methodengine针对每一个泛型组件，本书都提出了基本问题和设计选择。最后实现其泛型解决方案、此外。本书相关网站http：//www.awl.com/cseng/titles/0-201-70431-5提供书中泛型组件的所有实现品，并提供作者发展的一个免费、可下载的C++程序库Loki。Loki几乎可为任何C++项目提供借鉴。本书提供了一组可复用的设计产品─所谓“泛型组件”，以及设计这些组件所需要的技术。这些泛型组件为用户带来的明显好处，集中于程序库方面，而处于更广泛的系统体系结构空间中。本书提供的编程技术和实作品（implementation）所反映的任务和议题，传统上落于设计范畴之中，是编写代码之前必须完成的东西。由于身处较高层次，泛型组件就有可能以一种不同寻常但简洁。易于表达。易于维护的方式，将复杂的体系结构反映到代码中。这里结合了三个要素：设计模式（designpatterns）、泛型编程（genericprogramming）、C++。结合这些要素后，我们获得极高层次的可复用性，无论是横向或纵向。从横向空间来看，少量librarycode就可以实现组合性的、实质上具有无穷数量的结构和行为。从横向空间来看，由于这些组件的通用性，它们可广泛应用于各种程序中。本书极大归功于设计模式（designpatterns）—面临面向对象程序开发中的常见问题时，它是强有力的解决方案。设计模式是经过提炼的出色设计方法，对于很多情况下碰到的问题，它都是合理而可复用的解决方案。设计模式致力于提供深具启发、易于表达和传递的设计词汇。它们所描述的，除了问题（problem）之外，还有久经考验的解法及其变化形式，以及选择每一种方案所带来的后果。设计模式超越了任何一种设计语言所能表达的东西─无论那种语言多么高级。本书遵循并结合某些设计模式，提供的组件可以解决广泛的具体问题。泛型编程是一种典范（paradigm），专注于将型别（type）抽象化，形成功能需求方面的一个精细集合，并利用这些需求来实现算法。由于算法为其所操作的型别定义了严格、精细的接口，因此相同的算法可以运用于广泛的型别集（awidecollectionoftypes）。本书提供的实作品采取泛型编程技术，以最小代价获得足以和手工精心编写的代码相匹敌的专用性。高度简洁和效率。C++是本书使用的唯一工具。在本书中，你不会看到漂亮的窗口系统。复杂的网络程序库或灵巧的日志记录（logging）机制。相反的，你会发现很多基础组件，这些组件易于实现以上所有系统（甚至更多）。C++具有实现这一切所需要的广度，其底层的C内存模型保证了最原始效率（rawperformance），对多态（polymorphism）的支持成就了面向对象技术，templates则展现为一种令人难以置信的代码生成器。Templates遍及本书所有代码，因为它们可以令用户和程序库之间保持最密切的协作。在遵循程序库约束的基础上，程序库的用户可以完全控制代码的生成方式。泛型组件库的角色在于，它可以让用户指定的型别和行为，与泛型组件结合起来，形成合理的设计。由于所采技术之静态特性，在结合和匹配相应组件时，产生的错误通常在编译期便得以发现。本书最明显的意图在于创建泛型组件，这些组件预先实现了设计模块，主要特点是灵活、通用、易用、泛型组件并不构成framework。实际上它们采用的作法是互补性的，虽然framework定义了独立的classes，用来支持特定的对象模型，但泛型组件（s）是轻量级设计工具，互相独立，可自由组合和匹配。实现frameworks时泛型组件可带来很大帮助。

作者简介

暂缺《C++设计新思维：泛型编程与设计模式之应用》作者简介

译序by 侯捷 i 译序by 於春景 iii 目录 v 序言by Scott Meyers xi 序言by John Vlissides xv 前言 xvii 致谢 xxi 第一篇技术（Techniques） 1 第1章基于Policy的Class设计（Policy-Based Class Design） 3 1.1 软件设计的多样性（Multiplicity） 3 1.2 全功能型（Do-It-All）接口的失败 4 1.3 多重继承（Multiple Inheritance）是救世主？ 5 1.4 Templates带来曙光 6 1.5 Policies和Policy Classes 7 1.6 更丰富的Policies 12 1.7 Policy Classes的析构函数（Destructors） 12 1.8 通过不完全具现化（Incomplete Instantiation） 而获得的选择性机能（Optional Functionality） 13 1.9 结合Policy Classes 14 1.10 以Policy Classes定制结构 16 1.11 Policies的兼容性 17 1.12 将一个Class分解为一堆Policies 19 1.13 摘要 20 第2章技术（Techniques） 23 2.1 编译期（Compile-Time）Assertions 23 2.2 Partial Template Specialization（模板偏特化） 26 2.3 局部类（Local Classes） 28 2.4 常整数映射为型别（Mapping Integral Constants to Types） 29 2.5 型别对型别的映射（Type-to-Type Mapping） 31 2.6 型别选择（Type Selection） 33 2.7 编译期间侦测可转换性（Convertibility）和继承性（Inheritance） 34 2.8 type_info的一个外覆类（Wrapper） 37 2.9 NullType和EmptyType 39 2.10 Type Traits 40 2.11 摘要 46 第3章 Typelists 49 3.1 Typelists的必要性 49 3.2 定义Typelists 51 3.3 将Typelist的生成线性化（linearizing） 52 3.4 计算长度 53 3.5 间奏曲 54 3.6 索引式访问（Indexed Access） 55 3.7 查找Typelists 56 3.8 附加元素至Typelists 57 3.9 移除Typelist中的某个元素 58 3.10 移除重复元素（Erasing Duplicates） 59 3.11 取代Typelist中的某个元素 60 3.12 为Typelists局部更换次序（Partially Ordering） 61 3.13 运用Typelists自动产生Class es 64 3.14 摘要 74 3.15 Typelist要点概览 75 第4章小型对象分配技术（Small-Object Allocation） 77 4.1 缺省的Free Store分配器 78 4.2 内存分配器的工作方式 78 4.3 小型对象分配器（Small-Object Allocator） 80 4.4 Chunks（大块内存） 81 4.5 大小一致（Fixed-Size）的分配器 84 4.6 SmallObjAllocator Class 87 4.7 帽子下的戏法 89 4.8 简单，复杂，终究还是简单 92 4.9 使用细节 93 4.10 摘要 94 4.11 小型对象分配器（Small-Object Allocator）要点概览 94 第二篇组件（Components） 97 第5章泛化仿函数（Generalized Functors） 99 5.1 Command设计模式 100 5.2 真实世界中的Command 102 5.3 C++ 中的可呼叫体（Callable Entities） 103 5.4 Functor Class Template骨干 104 5.5 实现“转发式”（Forwarding）Functor::operator() 108 5.6 处理仿函数 110 5.7 做一个，送一个 112 5.8 引数（Argument）和返回型别（Return Type）的转换 114 5.9 处理pointer to member function（成员函数指针） 115 5.10 绑定（Binding） 119 5.11 将请求串接起来（Chaining Requests） 122 5.12 现实世界中的问题之1：转发式函数的成本 122 5.13 现实世界中的问题之2：Heap分配 124 5.14 通过Functor实现Undo和Redo 125 5.15 摘要 126 5.16 Functor要点概览 126 第6章 Singletons（单件）实现技术 129 6.1 静态数据 + 静态函数 != Singleton 130 6.2 用以支持Singleton的一些C++ 基本手法 131 6.3 实施“Singleton的唯一性” 132 6.4 摧毁Singleton 133 6.5 Dead（失效的）Reference问题 135 6.6 解决Dead Reference问题（I）：Phoenix Singleton 137 6.7 解决Dead Reference问题（II）：带寿命的Singletons 139 6.8 实现“带寿命的Singletons” 142 6.9 生活在多线程世界 145 6.10 将一切组装起来 148 6.11 使用SingletonHolder 153 6.12 摘要 155 6.13 SingletonHolder Class Template要点概览 155 第7章 Smart Pointers（智能指针） 157 7.1 Smart Pointers基础 157 7.2 交易 158 7.3 Smart Pointers的存储 160 7.4 Smart Pointer的成员函数 161 7.5 拥有权（Ownership）管理策略 163 7.6 Address-of（取址）操作符 170 7.7 隐式转换（Implicit Conversion）至原始指针型别 171 7.8 相等性（Equality）和不等性（Inequality） 173 7.9 次序比较（Ordering Comparisons） 178 7.10 检测及错误报告（Checking and Error Reporting） 181 7.11 Smart Pointers to const和const Smart Pointers 182 7.12 Arrays 183 7.13 Smart Pointers和多线程（Multithreading） 184 7.14 将一切组装起来 187 7.15 摘要 194 7.16 SmartPtr要点概览 194 第8章 Object Factories（对象工厂） 197 8.1 为什么需要Object Factories 198 8.2 Object Factories in C++：Classes和Objects 200 8.3 实现一个Object Factory 201 8.4 型别标识符（Type Identifiers） 206 8.5 泛化（Generalization） 207 8.6 细节琐务 210 8.7 Clone Factories（克隆工厂、翻制工厂、复制工厂） 211 8.8 通过其他泛型组件来使用Object Factories 215 8.9 摘要 216 8.10 Factory Class Template要点概览 216 8.11 CloneFactory Class Template要点概览 217 第9章 Abstract Factory（抽象工厂） 219 9.1 Abstract Factory扮演的体系结构角色（Architectural role） 219 9.2 一个泛化的Abstract Factory接口 223 9.3 实作出AbstractFactory 226 9.4 一个Prototype-Based Abstract Factory实作品 228 9.5 摘要 233 9.6 AbstractFactory和ConcreteFactory要点概览 233 第10章 Visitor（访问者、视察者） 235 10.1 Visitor 基本原理 235 10.2 重载（Overloading）：Catch-All函数 242 10.3 一份更加精炼的实作品：Acyclic Visitor 243 10.4 Visitor之泛型实作 248 10.5 再论 "Cyclic" Visitor 255 10.6 变化手段 258 10.7 摘要 260 10.8 Visitor泛型组件要点概览 261 第11章 Multimethods 263 11.1 什么是Multimethods? 264 11.2 何时需要Multimethods？ 264 11.3 Double Switch-on-Type：暴力法 265 11.4 将暴力法自动化 268 11.5 暴力式Dispatcher 的对称性 273 11.6 对数型（Logarithmic）Double Dispatcher 276 11.7 FnDispatcher 和对称性 282 11.8 Double Dispatch（双重分派）至仿函数（Functors） 282 11.9 引数的转型：static_cast或dynamic_cast？ 285 11.10 常数时间的Multimethods：原始速度（Raw Speed） 290 11.11 将BasicDispatcher 和BasicFastDispatcher当做Policies 293 11.12 展望 294 11.13 摘要 296 11.14 Double Dispatcher要点概览 297 附录一个超迷你的多线程程序库（A Minimalist Multithreading Library） 301 A.1 多线程的反思 302 A.2 Loki的作法 303 A.3 整数型别上的原子操作（Atomic Operations） 303 A.4 Mutexes（互斥器） 305 A.5 面向对象编程中的锁定语意（Locking Semantics） 306 A.6 可有可无的（Optional）volatile标识符 308 A.7 Semaphores, Events和其他好东西 309 A.8 摘要 309 参考书目（Bibliography） 311 索引（Index）

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