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C++服務器開發精髓（簡體書）

ISBN13：9787121412639
出版社：電子工業出版社
作者：張遠龍
出版日：2021/07/01
裝訂／頁數：平裝／736頁
規格：24cm*17cm (高/寬)
版次：一版
關鍵字： C++服務器開發精髓（簡體書）、 C++、服務、開發、精髓、簡體、電子工業出版社、張遠龍、簡體書、電腦〈計算機〉、電腦入門、工業技術、自動化技術、計算技術、

簡體書

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自動化技術、計算技術

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商品簡介

作者簡介

名人推薦

序

商品簡介

本書從操作系統原理角度講解進行C++服務器開發所需掌握的技術棧。全書總計9章，第1～2章講解C++ 11/14/17新標準中的常用特性、新增類庫，以及C++開發者必須熟練掌握的開發調試工具鏈；第3～6章詳細講解C++服務器開發中的多線程編程技術、網絡編程重難點知識、網絡故障調試與排查常用工具，以及通信協議的設計思路、技巧；第7～8章詳細講解一個帶網絡通信組件的高性能服務的基本設計思路和注意事項；第9章進一步補充服務相關的常用模塊設計思路和方法。本書秉承的思想是，通過掌握技術原理，可以輕松制造“輪子”，靈活設計出優雅、魯棒的服務，並快速學習新技術。

無論是對於C/C++開發者、計算機專業的學生，還是對於想了解操作系統原理的讀者，本書都極具參考價值。

作者簡介

張遠龍，微信公眾號“高性能服務器開發”的作者，曾就職於銀天下、攜程、字節跳動等公司，做過金融交易系統、IM、呼叫中心等項目，研究方向為高性能高並發服務開發。

名人推薦

## 這本書有什麼內容？

本書詳細介紹了除數據庫外，要成為一名合格的C++開發者需要掌握哪些知識。通過本書你將獲得：

C++開發編譯調試完整技術鏈；

C++ 11/14/17的常用特性和實用方法

多線程編程技術；

作者精心凝煉的二十多個網絡編程重難點知識；

網絡故障排查與定位知識；

如何設計可兼容可擴展的通信協議；

如何設計高性能網絡框架；

如何設計高性能服務框架；

如何開發服務常用組件等。

每一章節都實實在在地剖析技術背後的原理，教你知其然更知其所以然。

## 這本書適合哪些讀者？

如果你是個學生，將來想做C/C++後臺開發，或者做了幾年C/C++後臺開發後，還沒形成自己的技術體系或者技術認知，那麼一定要閱讀本書。除了數據庫，其他部分都介紹得很詳細。

本書的突出特點就是用了非常細粒度的示例，娓娓道來，將各個技術原理都解釋清楚，詳述哪些是重點和難點，且這些示例都來自實際開發。

如果你是非C/C++技術棧的讀者，想了解自己所用的語言（如 Java/Go）的運行時在操作系統接口層面是如何實現的，那麼本書也適合你。

序

為什麼寫作本書

筆者自學生時代便開始接觸 C++，工作以後先後負責過 C++客戶端和服務端的開發工作。時至今日，C++仍然是筆者最喜歡的編程語言。在筆者看來，C++一旦學成，奇妙無窮，還可以快速學習其他編程語言和技術。

本書講解了筆者近十年來使用 C++的一些經驗和技巧，著重講解基於 C++的操作系統原理和服務器開發技術，希望讀者通過學習本書，可以了解如何學習 C++，以及如何成為一名合格的C++開發者。

C/C++的當前應用領域

需要注意的是，本書不細分C語言與C++的區別。在通常情況下，我們可以將C++看作C語言的一個超集。C++雖然從功能層面來看，離C語言越來越“遠”，但從語法層面來看，其大多數語法與C語言基本一致。對於C++面向物件的特性，如果仔細探究的話，我們會發現C++類方法的具體語法還是C語言的過程式語法，雖然這種現狀正在不斷改變。

C語言目前主要用於操作系統類偏底層的應用開發，比如Windows、Linux這樣的大型商業操作系統，以及嵌入式操作系統、嵌入式設備。有些開源軟件也會選擇C語言進行開發，主要是考慮程序執行效率和生成的可執行文件的體積（C代碼生成的可執行文件體積相對較小），當然，其中不乏一些歷史技術選型的原因，比如Redis、libevent、Nginx等。

在將高級語言翻譯成機器二進制碼時，C++編譯器生成了大量的額外機器碼，而這種機器碼相對於C語言來說不是必需的。例如，對於一個C++類的實例方法，編譯器在生成這個方法的機器碼時，會將函數的第1個參數設置為物件的this指針地址，以此來實現物件與函數的綁定。正因如此，許多開發者都會優化和調整編譯器生成的匯編代碼。

C++當前的常見應用領域有：①我們目前見到的各種桌面應用軟件，尤其是Windows桌面軟件，例如QQ、安全類殺毒類軟件、瀏覽器等；②一些基礎軟件和高級語言的運行時環境，例如大型數據庫軟件、Java虛擬機、C#的CLR、Python編譯器和運行時環境等；③業務型應用軟件的後臺，例如大型網絡遊戲的服務端和一些企業內部的應用系統等。

C++與操作系統

雖然Java、Python等的SDK或運行時環境最終也會調用操作系統API，但其自帶的SDK或者運行時環境都提供了常見的操作系統功能。而C++的運行時環境一般是操作系統自身，因此C++是離操作系統更近的一種編程語言，執行效率更高。

但是，C++的整套語法不具備“功能完備性”，在大多數情況下，單純地使用其本身提供的功能無法創建出任何有意義的程序，還必須借助操作系統API來實現。例如，C++本身不直接提供網絡通信功能的SDK，必須借助操作系統提供的套接字API才能實現網絡通信；而對於Java來說，JDK自帶的java.net、java.io等包則提供了完整的網絡通信功能。所以，熟悉操作系統相關原理和API是用好C++的前提，這也是C++難學、對新手不友好的主要原因之一。

不過，隨著C++標準和版本的不斷迭代，這種現狀正在改變：在C++標準庫中引入了越來越多的功能，避免直接調用操作系統API。

不管怎樣，應用直接使用操作系統API，程序執行效率高，控制力度大，開發能力僅僅限制於操作系統本身，這是 C++的優勢之一。比如對於 Java，假設操作系統提供了某個功能，但Java虛擬機不提供該功能，則開發人員也無法使用該功能。

編程大師Charles Petzold曾說過，操作系統是一個非常復雜的系統，在API之上加一層編程語言並不能消除其復雜性，最多將復雜性隱藏起來而已，而懂得系統API能讓我們更快地掙脫困境。

如何看待C++ 11/14/17/20標準

C++既支持面向物件設計（OOP），也支持以模板語法為代表的泛型編程（GP）。從最初業界和開發者翹首以盼的C++ 11標準開始，歷經C++ 14、C++ 17，到今天的C++ 20，版本差別越來越大，原來需要使用的第三庫的功能也被陸續添加到C++標準庫中。C++標準不斷發展，遵循C++最新標準的編譯器層出不窮，C++變化越來越大、越來越快。

對於C++ 11、C++ 14、C++ 17乃至C++ 20的學習，筆者建議以實用為主，不必太糾結新標準中的一些高級特性和復雜模板，更應該學習其中實用的語法和工具庫。

如何學好C++和後端開發

首先，我們應該打好基礎。我們要熟練使用C++，還要結合具體的操作系統學習C++，熟悉某操作系統的API函數，以及與系統API關聯的各類技術，比如各種進程與線程函數、多線程資源同步函數、文件操作函數、系統時間函數、內存分配與管理函數、網絡編程、PE或ELF文件的編譯、鏈接原理等。

如果已打好基礎，就可以找一些高質量的開源項目去實戰。最好找一些沒有復雜業務的開源項目，或者是自己熟悉其業務的開源項目（如IM系統）。如果不熟悉其業務，那麼不但要學習其業務（軟件功能），還要學習其源碼，最終兩者難以兼顧。

因此，在學習這些項目之前，應該先確定自己的學習目的。如果學習目的是學習和借鑒這款軟件的架構設計，那麼建議先進行整體把握，不要一開始就迷失在細枝末節中，這叫作“粗讀”。如果學習目的是學習開源軟件在一些細節上的處理方法，那麼可以有針對性地閱讀自己感興趣的模塊，深入每一行代碼。當然，學習適合自己當前階段的項目源碼才是最好的。

學習的過程一般是接觸、熟悉、模仿、創造。不管對什麼開源項目，在沒有任何思路或者解決方案時，我們都應該先接觸、熟悉、不斷模仿，做到至少心中有一套對某場景的解決方案，再來談創新、批判及改造。

筆者在學習陌生的開源項目時，喜歡先將程序用調試器正常“跑”起來；然後中斷，統計當前的線程數，通過main函數從主線程追蹤其他工作線程是如何創建的；接著分析和研究各線程的用途和線程之間的交互，這樣可以做到整體性把握；最後找感興趣的細節去學習。

總之，C++是一門講究深度的編程語言，其“深度”不體現在掌握多少C++語法，而在於是否熟悉所寫的C++代碼背後的系統原理，這是需要長期積累的，當然，一旦學成，就可以快速學習其他編程語言和框架。

本書概要

本書總計9章，主要基於C++，詳細講解服務器開發中基礎且重要的技術棧，以期讀者掌握“造輪子”的方法。

第1章講解C++新標準中新增的常用語言特性和類庫。

第2章講解C++開發者應該掌握的各類開發工具和工作環境，詳細、深入地講解Linux gdb調試方面的內容。毫不夸張地說，掌握了gdb調試，就等於拿到了學習各種C++開源項目的“鑰匙”。

第3章詳細講解多線程的原理，涵蓋Windows和Linux的各類線程同步原語，以及基於線程同步技術、生產者/消費者模型衍生的隊列系統。

第4章進行操作系統層面的網絡編程重難點解析，講解Linux上的常用網絡通信模型，通過大量詳盡的代碼實例和測試，深入淺出地探究和驗證網絡通信編程的重難點技術。

第5章講解排查和定位網絡通信問題的常用開發工具。

第6章詳細講解網絡通信協議的設計思想，並從“造輪子”的角度講解常用網絡通信協議的格式、使用方法和注意事項，講解設計網絡通信協議時需要考慮的各類問題，最後對幾種常用的通信協議逐一剖析並給出具體的實現邏輯。

第7章詳細講解如何設計一個高性能的帶網絡通信組件的服務，並結合一些經典案例進行分析，還詳細講解經典服務框架的設計思路和各個模塊的具體實現方法。

第8章以redis-server源碼為例，論證第7章講解的服務設計原理。

第9章是對第7章內容的補充，詳細講解一個服務的常用模塊設計思路。

相關資源

本書提供源碼下載、讀者交流群等服務，詳情請參見本書封底的讀者服務信息。

若想獲取關於高性能服務器開發的更多知識，可以關注筆者的兩個微信公眾號：“高性能服務器開發”和“程序員小方”。

致謝

感謝筆者的妻子承擔家務及照顧筆者的生活，讓筆者可以集中精力寫作本書。

感謝各位同事幫助筆者成長與提高。

感謝王旭東等同學為本書的校對和勘誤做出貢獻，感謝“高性能服務器開發”群內小伙伴們的支持。

感謝電子工業出版社工作嚴謹、高效的張國霞編輯，她在成書過程中對筆者的指導、協助和鞭策，是本書得以完成的重要助力。

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