C++是一門廣泛用於工業軟體研發的大型語言。它本身的複雜性和解決現實問題的能力,使其極具學術研究價值和工業價值。和C語言一樣,C++已經在許多重要的領域大獲成功。
然而,一個不可否認的現實是,在低階程式設計領域,C++擠壓著C同時也在承受C的強烈反彈,而在高階程式設計領域,Java和C#正在不斷蠶食著C++的領土。也許C++與C合為一體永遠都是一個夢想,也許Java和C#的狂潮終將迫使C++回歸本位— 回到它有著根本性優勢的開發領域:低階系統程式設計、高階大規模高效能應用設計、嵌入式程式設計以及數值科學計算等。果真如此,我認為這未嘗不是好事。
C++吸引如此之多的智力投入,以至於這個領域的優秀作品,包括重量級的軟體產品、程式庫以及書籍等,數不勝數。文題「C++程式設計之四書五經」一個不太嚴格的意思是:C++程式設計之四書 ⅹ 五經。是的,在本文(及其下篇)中,我將分門別類別推薦20多本C++好書,你可以依照自己的需求選讀。
TCPL和D&E
TCPL和D&E分別是《The C++ Programming Language》和《The Design and Evolution of C++》的簡稱,出自均之手。我將它們單列出來,首先是因為Bjarne是C++語言的創建者,然後是因為比「首先」那個原因更重要的原因:這兩本書是C++領域毋庸置疑的傑作。說它們是C++語言聖經,並不為過。
Bjarne Stroustrup, The C++ Programming Language (Special 3rd Edition)
《C++程式設計語言(特別版)》,機械工業出版社
《C++程式設計語言(特別版)》,機械工業出版社
)(英文影印版)》,高等教育出版社
迄今為止,TCPL是除了C++標準文獻之外最權威的C++參考手冊。和大多數人的看法不大一樣,我認為Bjarne的文字語言並不遜色於他所創造的程式語言,至少我喜歡這種學院氣息濃厚的作品。本書對C++語言的描述輪廓鮮明、直截了當。它從C++語言創建者的角度來觀察C++,這是任何別的作者和書籍做不到的 — 沒有任何人比Bjarne自己更清楚該怎麼來使用C++。
這是一本嚴肅的著作,以中、高級C++開發人員為目標讀者。如果你是有經驗的C++程式設計師,需要了解更本質的C++知識,本書正是為你而寫。它不是那種讓你看了會不斷竊喜的小書,需要用心體會,反覆咀嚼。在閱讀過程中,請特別留意Bjarne先生強調了什麼,又對什麼一語帶過。我個人比較喜歡這本書的第四部分“使用C++做設計”,這樣的內容在類似的程式設計語言書中很難看到 — 我什至認為Bjarne應該將這部分獨立出來單獨寫一本書。
Bjarne Stroustrup, The Design and Evolution of C++
《C++語言的設計與演化》,機械工業出版社
版
和市面上大多數C++教程不同,本書不是從「C++中的C」開始講解,而是始於地道的C++特性。從一開始就使用標準函式庫來寫程序,隨著敘述的逐漸深入,又一一解釋這些標準函式庫元件所依賴的基礎概念。另外,和其他C++教材不同的是,這本書以實例拉動語言和標準庫的講解,對後兩者的講解是為了給實例程序提供支持,而不是像絕大多數C++教材那樣,例子只是用作示範語言特性和標準函式庫用法的輔助工具。
作者在C++領域的程式設計實踐、教育訓練以及技術寫作方面都是世界一流水準。我喜歡這種大量使用標準函式庫和C++語言原生特性的清新的寫作風格。在這本教材面前,幾乎迄今為止的所有C++教材都黯然失色或顯得過時。儘管這本教材也許對於國內的高校教育來說有些前衛,不過我仍然極力向我的同行推薦。順帶一提,在Bjarne和我最近的一封通信裡,他這樣評價本書:對於有經驗的程式設計師學習C++而言,這本書可能是全世界最好的一本。
Stanley B.Lippman, Josee Lajoie, C++ Primer (3rd Edition)
《C++ Primer (3RD)中文版
讓人誤解。儘管作者聲稱這本書是為C++新手而寫,但無論是它的厚度還是講解的深度都暴露了似乎並非如此。也許說它是一本“從入門到精通”的C++教程會更合適一些。我個人認為它不適合完全不懂C++的初學者 — 在閱讀這本書之前,你至少應該先有那麼一點C或C++的背景知識,或者至少要具有一些其他語言的程式設計經驗。
影版
版。
可以不太嚴格地認為這本書是《C++ Primer》的精簡版。本書一一講述了C++中最具代表性的主題,包括過程式設計、泛型程式設計、基於物件程式設計、物件導向程式設計、模板程式設計以及例外處理等。 Stanley將門檻調低到「具有其他語言程式設計經驗」的C++新手所能接受的最基本的層次,使他們能夠迅速開始使用C++程式設計而又免於閱讀《C++ Primer》那樣的大部頭。它以實例引導學習,試圖使讀者在最短的時間內掌握C++的精粹。
也許換一個人來概述C++程式設計範式(paradigm)的方方面面需要好幾百頁才能說清楚,但這本小書不可思議地做到了這一點。我個人非常喜歡這種充滿技術、簡潔扼要並且「有話好好說」的書。這本書同樣具有一個明顯的風格:所有程式範例全部採用標準函式庫元件,讓人耳目一新。
以上三本書都不是為了完完全全的程式新手而寫。完整的C++程式設計新手可以閱讀Francis Glassborow的新書(尚未出版):《A Beginners Introduction to Computer Programming : You Can Do It!》。這也是Bjarne的推薦。 Francis Glassborow是ACCU主席,多年來他對幾乎每一本C++經典名著評頭論足,他自己的這一本自然會引起C++社群的極大興趣。
高效、健壯編程
兩年前我在負責一個省級電力調度系統項目時編寫了一個網關程序,它從SCADA系統獲取實時電力信息。通訊介面採用了不常用的資料庫直連方式(這個閘道程式一端連接SQL Server 6.5,另一端連接Oralce 8.1.6)。由於即時測點近萬,每次將全部取樣更新或插入一遍顯然是低效的。我在網關程式裡建了一個記憶體庫,獲取到的資料先在其中進行比較,然後決定是否更新實體資料庫(同時還做了別的更複雜的事情…),從而在效率和資源佔用兩方面達到了預期效果。
這個程式一直運作得很好,但在離開現場之後的某一天,系統管理員打來電話,說大概因為網路故障等原因,有時這個網關程式會崩潰掉— 它自己崩掉也就罷了,問題是它還會把Windows 2000 Advanced Server變成「藍色畫面」!坦白說,我從來沒看過哪個非蓄意的程式有這個「能耐」。由於當時正忙於另外一個大項目,無法去現場調試,最後只有憑經驗對內存庫程式碼小心翼翼地封裝以異常處理程式碼(同時也做了一些別的修改…)。這樣,雖然沒有徹底解決問題,但程序終究不再死得那麼難看了。
在這裡講這麼一段花絮有什麼意思呢(當初為那個可怕的bug朝思暮想時我可不認為這是一個「花絮」)?我想說的是,對於任何軟體而言,離開強健,效率也就無從談起。而對於C++程式設計師來說,也許編寫一個高效的程式並不難,但要編寫一個需要7 ⅹ 24小時持續運行的服務端軟體就不是那麼容易了,需要考慮許多因素,有時這些因素甚至遠遠超出C++語言和開發工具的本身。身為開發實際專案軟體的程式設計師,並非非得自己碰釘子才能累積經驗,只要我們夠虛心,別人的經驗往往都是我們很好的借鏡。有鑑於此,我推薦以下幾本書供你選讀,它們可以讓你從強健和效率兩方面受益(當然了,它們涵蓋的內容遠限於異常處理J)。
Scott Meyers, Effective C++: 50 Specific Ways to Improve Your Programs and Design (2nd Edition)
Scott Meyers, More Effective C++: 35
《Effective C++中文版》,華中科技大學出版社
如果說《Effective C++》主要討論C++中一些相對基礎的概念和技巧的話,那麼《More Effective C++》則著重探討了包括異常處理在內的一系列高級技術。與前者相比,後者有兩大主要區別:其一,它包含很多時新的標準C++的內容;第二,它討論的主題傾向於“戰略化”而非“戰術化”,並且討論得更深入、更徹底。尤其是對虛析構函數、智慧指標、引用計數以及代理類別(proxy classe)等技術和模式論述的深入程度,讓人很難想像是出現於這樣的一本小書之中。
游刃有餘的技術,高超的寫作技巧,Scott無疑是世界上最優秀的C++技術作家之一。在簡潔、清晰、易讀等方面,這兩本書都卓爾不群。總之,Scott提供的這85個可以改善程式技術和設計思考的方法,都是中、高階C++程式設計師必備的技能。我強烈推薦這兩本書(實際上還有一本,稍後就會看到)。
Herb Sutter, Exceptional C++: 47 Engineering Puzzles, Programming Problems, and Solutions
Herb Sutter、 ceptional C++中文版》,中國電力出版社
《More Exceptional C++中文版》,華中科技大學出版社
你自認為是C++語言專家嗎?讀一讀ISO C++標準委員會秘書長的這兩本書再回答。在這兩本書中,Herb採用了「問答」的方式來引導你學習C++語言特性。對於每一個專題,Herb首先合理地設想出你的疑問和困惑,接著又猜測出你十有八九是錯誤的解答,然後給你以指點並提出最佳解決方案,最後還歸納出解決類似問題的普適性原則。
這兩本書是典型的深究C++語言細節的著作,很薄,但內容密集,遠遠超過Scott的那兩本書,讀起來很費腦筋— 我個人認為它們要比斯科特的書難懂得多。若要研習這薄薄的兩本書所包含的知識,至少要花數月的時間! (在Scott的薦序中,他坦陳不只一次陷入GotW問題的陷阱,你應該知道這代表什麼)對於語言細節的深究有什麼好處呢?儘管在大多數情況下,我們不必關心C++程式碼幕後的動作,然而當我們不得不關心時,這兩本書可以為我們提供很好的線索,因為它們揭示了C++語言中微妙而又至關重要的東西。
Stephen C. Dewhurst, C++ Gotchas: Avoiding Common Problems in Coding and Design
《C++程序設計陷阱》,中國青年出版社
Stephen的理論素養與實務經驗注定這是一本值得一讀的好書。 Stephen曾經是貝爾實驗室中第一批C++使用者。他已經使用C++成功解決了包括編譯器、證券交易、電子商務以及嵌入式系統等領域中的問題。本書匯集了作者來自開發第一線的99條程式設計真知灼見,洞悉它們,你可以避免幾乎所有常見的C++設計和程式設計問題。
我甚至認為,對於C++程式菜鳥而言,閱讀這本書會比閱讀Scott和Herb的書更能輕鬆而立竿見影地獲得更大的提高。我個人很喜歡這本書的寫作風格 — Stephen的許多觀點看似極端卻無可辯駁。當然了,這種自信(以及冷幽默)來自於作者深厚的技術素養,而非自大的偏執。
除了上面推薦的書籍外,Dov Bulka和 David Mayhew合著的《Efficient C++: Performance Programming Techniques》(《提高C++效能的程式設計技術》,清華大學出版社)也值得一看。這本超薄小書聚焦於高效能C++應用程式開發。兩位作者都是IBM軟體專家,都工作於對效能要求極高的系統建置領域,本書是他們的經驗之談。也有人不喜歡這本書,因為它花了不少的篇幅講述和C++無關的東西,我卻恰恰因為這一點而對這本書產生好感,正是這些東西讓我開闊了眼界。
模板和泛型程式設計
模板和基於模板的泛型程式設計無疑是當今發展最活躍的C++程式設計技術。模板的第一個革命性的應用是STL,它將模板技術在泛型容器和演算法領域的運用展現得淋漓盡致,而Boost、Loki等現代程式庫則將模板技術的潛能不斷發揮到極致。在範本和泛型程式設計領域,我推薦以下兩本重量級著作:
David Vandevoorde, Nicolai M. Josuttis, C++ Templates: The Complete Guide
, 》,台灣碁峰資訊股份有限公司
《C++ Templates全覽(簡體版)》,人民郵電出版社
有一種老套的讚美出版社
有一種老套的讚美出版社
有一種老套的讚美出版社
有一種老套的讚美出版社
有一種老套的讚美出版社
有一種老套的讚美出版社
有一種老套的讚美出版社
有一種老套的讚美出版社
有一種老套的讚美出版社的手法看過這本書,你就怎麼怎麼地”,這裡面往往誇張的成分居多。不過,倘若說“沒有看過《C++ Templates: The Complete Guide》,你就不可能精通C++模板程式設計”,那麼這個論點對於世界上絕大多數C++程式設計師來說是成立的。
這本書填補了C++模板書籍領域由來已久的空白。先前,上有《Modern C++ Design》這樣的專注於模板高階程式技術和泛型模式的著作,下有《The C++ Standard Library》這樣的針對特定模板框架和元件的使用指南。然而,如果對模板機制缺乏深入的理解,你就很難「上下」自如。有鑑於此,我向每位渴望透徹理解C++模板技術的朋友推薦這本書。
這本書在內地、台灣各有一個譯本,但出自不同的譯者之手。當你看到這篇文章時,兩個譯本應該都已經上市,對讀者來說當然也就多了一種選擇。侯捷先生個人網站上開放了繁體譯本大部分章節,不妨先睹為快。
這些著作是如此大名鼎鼎,也許根本不缺我一個推薦。然而,縱然C++程式設計師隊伍的發展壯大速度不像其他更時髦的語言那麼迅速,新人進總是多於舊人出。除了熱烈歡迎新人,我個人認為到了對C++書籍進行「盤點」的時候了,並且希望這樣的「盤點」有益於有興趣的讀者。請保持耐心和寬厚。在下篇中,我將繼續介紹標準函式庫、網路程式設計以及其他方面的C++好書。有好書相伴,這個冬天不會冷。
C++程式設計之四書五經(下篇)
我在上篇中「盤點」了TCPL和D&E以及入門教學、高效和健壯程式設計、模板和泛型程式設計等方面共十幾本C++好書。冬去春來,讓我們繼續C++書籍精彩之旅J
標準庫
當我還在研究院工作時,與同院另外兩家研究所合作開發過一個大型水利紐調度集成專案.我們三家軟體系統之間都要相互通訊。在調試通訊模組時,細心的客戶(一位好學的系統管理員)發現對於同一通訊規約的解釋程式碼,我的不超過30行,而對方的則超過了150行且很難看懂。這位系統管理員很納悶,我說大家程式設計風格和習慣不一樣,我使用了標準函式庫,而他使用了傳統C程式設計風格以及他所習慣的另外一些技術。
別誤會!我絕無貶低這位合作夥伴的意思。事實上,我對那些真正有著深厚的C程式設計功力的程式設計師常常懷有欽佩之心。畢竟,C++能有今天的成功在很大程度上緣於它深深植根於C。身為C++程式設計師,倘若不熟悉C++中的C,我往往會認為他的基本功是不紮實的,他的技術底氣是不足的。
不過話又說回來,C++是一種多範式(paradigm)程式語言,具體採用哪種程式風格,專業程式設計師應該知道視具體情況而定。身為一個經常需要在現場做即興開發的專案負責人,為了短平快地解決當務之急,我習慣盡量採用現有的函式庫(和組件)。效率(以及強壯)久經驗證的C++標準函式庫已經擺在那兒了,何樂而不用呢?
Nicolai M. Josuttis, The C++ Standard Library: A Tutorial and Reference
《C++標準程式庫:自修教學與參考手冊》,華氏科技大學參考手冊本百科全書式的C++標準函式庫著作,是一本需要一再查閱的參考大全。它在完備性、細緻性以及精確性方面都是無與倫比的。本書詳細介紹了每一標準庫組件的規格和用法,內容涵蓋包括流和本地化在內的整個標準庫而不僅僅是STL。正如本書副標題所示,它首先適合作為教程閱讀,爾後又可用作參考手冊。
淺顯易懂的寫作風格使得這本書非常易讀。如果你希望學習標準庫的用法並盡可能地發揮其潛能,那你必須擁有這本書。正如網路上所言,這本書不僅應該擺在你的書櫥中,更應該放到你的電腦桌上。我向每一位職業C++程式設計師強烈推薦。
Angelika Langer, Klaus Kreft, Standard C++ IOStreams and Locales: Advanced Programmer"s Guide and Reference
本書是使用STL的程式設計師必讀之作。在這本書中,Scott向我們講述STL容器和演算法的工作機制以及如何以最佳方式使用它們。和Scott的其他作品一樣,這本書的寫作風格清晰、精確,並且具有極佳的可讀性。看過這本書以後,我想你也許會跟我以及其他C++程式設計師一樣產生這樣的想法:Scott什麼時候會寫出一本「More Effective STL」?
關於STL,我還提醒你留心Matthew H. Austern的《Generic Programming and the STL: Using and Extending the C++ Standard Template Library》(《泛型程式設計與STL》,中國電力程式設計出版社)。這本書散發著濃厚的學院氣息。 Andrew Koenig和Barbara Moo在《Accelerated C++: Practical Programming by Example》一書最後鄭重推薦另外兩本進階好書(除了他們自己的《Ruminations on C++》外),其中一本是TCPL,另外一本就是本書!
網路程式設計
在網路程式設計時代,C++應該扮演著怎樣的角色,讓ACE(Adaptive Communications Environment)來告訴你。
Douglas C. Schmidt, Stephen D. Huston, C++ Network Programming, Volume 1: Mastering Complexity with ACE and Patterns
,Douglas C. Schmidt, Stephen Systematic Reuse with ACE and Frameworks
《C++網路編程,卷1:運用ACE與模式消除複雜性》,華中科技大學出版社
《C++ACE的系統化復用》,電子工業出版社
採用C++進行企業級網路編程,目前ACE(以及這兩本書)是一個值得考慮的選擇。 ACE是一個物件導向、跨平台、開放原始碼的網路程式框架,目標在於建構高效能網路應用和中介軟體。 Douglas是ACE的創辦人,Stephen則已為ACE提供了數年的技術支援和顧問服務,兩位都是ACE社群(是的,ACE的影響和實際應用的程度已經形成了一個社群)的專家。
ACE並不單單被大學和研究所追捧,它已經被成功地應用於世界上成千上萬個商業應用中。在電信、太空、醫藥和財經領域的網路系統中,ACE已經並繼續發揮重要的作用。如果你準備開發高效能通訊系統,你應該考慮考慮這本匯集世界頂尖專家智慧的成果。
除了使用C++物件導向設計技術和模板等高階語言特性外,ACE也運用了大量的模式。 《C++網路程式設計》卷1和卷2並不僅僅教你關於ACE的方方面面,它還會教你模式和通用框架設計等高級技術等。所以,身為中、高階C++程式設計師,即使你很少進行正兒八經的C++網路程式設計,閱讀這兩本書同樣可以從中受益。
是的,並非所有網路應用程式都要使用Web伺服器(以及其他應用程式伺服器)和重量級元件模型,換個思路,它們或許也可以從輕量級的ACE元件中獲益。
雜項
以下這幾本書之所以被列入「雜項」單元,只是因為我沒有考慮出更合適的歸類方法,它們和上面的書籍一樣,值得一讀。
Bruce Eckel, Thinking in C++, Volume 1: Introduction to Standard C++ (2nd Edition)
Bruce Eckel, Thinking in C
2:3m) C++程式設計思想(第2版)第1卷:標準C++導引》,機械工業出版社
《C++程式設計思想(英文版第2版)》,機械工業出版社
《 Thinking in C++》的第1版於1996年榮獲「軟體研發」雜誌評選的圖書震撼大獎。最新推出的第2版對內容進行了大幅改寫和調整,以反映C++標準化帶來的影響以及近年來物件導向領域最新研究和實踐成果。 「輸入輸入流」、「多重繼承」、「異常處理」和「運行時類型識別」等高級主題連同C++標準化以後增加的一些內容則被放入第二卷中。 Bruce是一位經驗豐富的C++講師和顧問,其培訓和寫作經驗都是世界一流水準,他的作品比那些「玩票」的技術人員寫的東西更能吸引讀者。事實上,在同類圖書中,對於大多數讀者而言,這本書的可讀性要超過TCPL和《C++ Primer》。順帶一提,造訪作者的站點,你可以先睹第二卷的風采。
Andrew Koenig, Barbara E. Moo, Ruminations on C++: A Decade of Programming Insight and Experience
《C++錄錄》,人民郵電出版社
Andrew是全世界屈指可數的C++專家。這是一本關於C++程式設計思想和程式設計技術而非語言細節的著作。如果你已經有一定的基礎,這本書將教你在進行C++程式設計時應該如何思考,應該如何表達解決方案。整本書技術表達透徹,文字通俗易懂。 Bjarne這樣評價這本書:本書遍佈「C++是什麼、C++能夠做什麼」的真知灼見。
Stanley B. Lippman, Inside The C++ Object Model
《深度探索C++物件模型》,華中科技大學出版社
中國電力出版社在本文成文的後期,我給Bjarne寫了一封信,請教如果他來寫這篇文章會怎麼寫。他給了我簡潔扼要的建議。在肯定以上列出的絕大部分圖書都是世界頂尖水平的C++著作的同時,Bjarne提醒我別忘了向專家級程式設計師推薦《The C++ Standard : Incorporating Technical Corrigendum No. 1》。這本書是 C++標準規範的“圖書版”,Bjarne親自為之作序。
Bjarne還友好地提醒我,在我的推薦清單中沒有哪一本有助於C++程式設計師進行Windows程式設計 — 這正是我的本意。在這篇文章中,我只推薦、評論平台中立的C++著作(網路程式設計除外) — 和作業系統無關,和整合開發環境無關,我甚至幻想它們和編譯器也無關。你可以根據業務開發需要,選讀自己喜愛的領域相關的C++書籍。
說到“系統無關、平台中立”,我不由得想起了“抽象層”的概念。開發實際應用的C++程式設計師通常工作於特定作業系統、特定開發環境和特定業務領域之中,而對標準C++和C++標準庫紮實而深刻的把握,無疑是你得以在不同的作業系統、不同的開發環境以及不同的業務領域之間縱橫馳騁的「抽象」本錢。
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