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精通现代C++11/14/17/20

作译者：杭小树（XIAOSHU HANG）

出版时间：2025-08 千字数：551 版次：01-01 页数：320

开本：16开装帧： I S B N ：9787121508608

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目    录
 
第1章  语言新增功能	1
1.1　C++11新增的语言功能	1
1.2　C++14新增的语言功能	18
1.3　C++17新增的语言功能	20
1.4　C++20新增的语言功能	24
1.6　本章小结	30
第2章  lambda表达式	33
2.1　C++11中的lambda表达式	33
2.2　C++14对lambda表达式的扩展
2.2.1　lambda捕获初始化	38
2.2.2　泛型lambda表达式	39
2.2.3　默认参数	40
2.3　C++17对lambda表达式的扩展	42
2.3.1　常量lambda表达式	42
2.3.2　按值捕获this指针	43
2.4　C++20对lambda表达式的扩展	44
2.4.1　lambda模板语法	44
2.4.2　lambda参数包捕获	44
2.5　本章小结	45
第3章  面向对象的技术	47
3.1　构造函数与析构函数	47
3.1.1　转换构造函数和显式构造函数	48
3.1.2　拷贝构造函数	49
3.1.3　拷贝赋值运算符	50
3.1.4　移动构造函数	51
3.1.5　移动赋值运算符	52
3.1.6　委派构造函数	53
3.1.7　继承构造函数	53
3.1.8　显式默认函数和显式删除函数	54
3.1.9　私有构造函数	55
3.2　虚函数与多态性	56
3.2.1　虚函数表和虚函数指针	58
3.2.2　显式重写和终止重写	58
3.2.3　常量表达式虚函数	59
3.3　重载	61
3.3.1　重载赋值运算符	61
3.3.2　函数调用运算符的重载	62
3.4　继承	63
3.4.1　多重继承	63
3.4.2　多级继承	64
3.4.3　虚继承	65
3.5　其他杂项	66
3.5.1　左值引用和右值引用	66
3.5.2　移动语义	67
3.5.3　引用限定符	69
3.6　本章小结	71
第4章  模板	73
4.1　函数模板	74
4.1.1　函数模板实例化	75
4.1.2　函数模板实参推导	76
4.1.3　显式函数模板实参	76
4.1.4　函数模板实参替换	77
4.1.5　函数模板实参重写	77
4.1.6　参数包	79
4.1.7　折叠表达式	80
4.2　类模板	81
4.2.1　显式类模板实例化	82
4.2.2　隐式类模板实例化	82
4.2.3　类模板形参和类模板实参	84
4.2.4　类模板实参推导	85
4.2.5　非类型模板参数中的类类型	85
4.2.6　用auto声明非类型模板参数	85
4.3　类型别名和别名模板	86
4.4　变量模板	88
4.5　概念与约束	89
4.5.1　概念	89
4.5.2　约束	91
4.5.3　约束表达式	93
4.6　本章小结	96
第5章  STL容器	99
5.1　顺序容器	99
5.1.1　std::array	100
5.1.2　std::vector	101
5.1.3　std::list	103
5.1.4　std::forward_list	105
5.1.5　std::deque	107
5.2　关联容器	108
5.2.1　std::set	109
5.2.2　std::multiset	110
5.2.3　std::map	111
5.2.4　std::multimap	113
5.3　无序关联容器	113
5.3.1　std::unordered_set	114
5.3.2　std::unordered_map	115
5.3.3　std::unordered_multiset	117
5.3.4　std::unordered_multisetmap	119
5.4　容器适配器	120
5.4.1　std::stack	120
5.4.2　std::queue	121
5.4.3　std::priority_queue	122
5.5　分配器与迭代器	126
5.5.1　std::allocator	126
5.5.2　迭代器	126
5.5.3　迭代器失效	127
5.6　本章小结	127
第6章  STL函数	129
6.1  算法函数	129
6.1.1  排序算法	129
6.1.2  搜索算法	130
6.1.3  非更改顺序算法	131
6.1.4  更改顺序算法	135
6.1.5  分割算法	140
6.1.6  合并算法	141
6.1.7  堆算法	142
6.1.8  最大最小值算法	144
6.1.9  数值算法	146
6.2  函数对象	148
6.2.1  std::greater和std::less	149
6.2.2  std::reference_wrapper	149
6.2.3  std::ref和std::cref	150
6.3  Utility函数	151
6.3.1  std::move	151
6.3.2  std::forward	152
6.3.3  std::swap	153
6.3.4  std::make_pair	153
6.4  回调函数	154
6.4.1  回调函数的基本概念	154
6.4.2  使用普通函数实现回调函数	154
6.4.3  使用函数指针实现回调函数	155
6.4.4  使用函数对象实现回调函数	155
6.4.5  将lambda表达式传入回调函数	157
6.4.6  使用std::bind实现回调函数	158
6.4.7  使用std::function实现回调函数	159
6.5  本章小结	162
第7章  智能指针与内存管理	165
7.1  堆栈和内存分配	165
7.2  指针与内存泄漏	166
7.3  分段错误	168
7.4  智能指针	169
7.4.1  std::unique_ptr	170
7.4.2  std::shared_ptr	177
7.4.3  std::weak_ptr	183
7.5  本章小结	185
第8章  并发与多线程	187
8.1  并发与并行	187
8.2  创建线程	188
8.3  线程同步与互斥	192
8.3.1  std::mutex	192
8.3.2  std::condition_variable	193
8.3.3  std::lock_guard和std::unique_lock	194
8.3.4  std::atomic	199
8.4  线程死锁	200
8.4.1  std::lock	200
8.4.2  std::scoped_lock	203
8.5  STL中的＜future＞	204
8.5.1  std::async	204
8.5.2  std::future	206
8.5.3  std::promise	207
8.5.4  std::packaged_task	208
8.6  线程池	210
8.7  本章小结	213
第9章  并行算法与并行计算	215
9.1　STL并行算法	215
9.1.1　std::execution::seq	215
9.1.2　std::execution::par	215
9.1.3　std::execution::par_unseq	216
9.1.4　std::execution::unseq	216
9.2　常用的并行算法	217
9.2.1　std::sort	217
9.2.2　std::transform	218
9.2.3　std::find、std::find_if和std::find_if_not	219
9.2.4　std::search	220
9.3　C++17中新增的并行算法	221
9.3.1　std::for_each和std::for_each_n	222
9.3.2　std::reduce和std::transform_reduce	223
9.3.3　std::exclusive_scan和std::inclusive_scan	227
9.3.4　std::transform_exclusive_scan和std::transform_inclusive_scan	229
9.4　CUDA并行计算编程	230
9.5　OpenCL编程	237
9.6　本章小结	244
第10章  设计模式	247
10.1  设计模式概念	247
10.2  创建设计模式	248
10.2.1  工厂方法	249
10.2.2  抽象工厂方法	251
10.2.3  构建器方法	253
10.2.4  原型方法	257
10.2.5  单例方法	259
10.3  结构设计模式	261
10.3.1  适配器方法	261
10.3.2  桥接方法	263
10.3.3  组合方法	265
10.3.4  装饰器方法	269
10.3.5  门面方法	271
10.3.6  代理方法	274
10.3.7  蝇量级方法	276
10.4  行为设计模式	279
10.4.1  责任链方法	279
10.4.2  迭代器方法	282
10.4.3  中介器方法	285
10.4.4  备忘录方法	288
10.4.5  观察者方法	291
10.4.6  状态方法	295
10.4.7  策略方法	297
10.4.8  模板方法	299
10.4.9  命令方法	302
10.4.10  访客方法	306
10.5  本章小结	310
参考文献	311

序  言
丹尼斯·里奇（Dennis Ritchie）于1972年在贝尔实验室开发出的C语言，为现代编程语言奠定了基础。C语言以其高效、简洁和灵活性广受欢迎。本贾尼·斯特劳斯特卢普（Bjarne Stroustrup）在1983年开发出了C++语言，最初被称为“C with Classes”。C++语言的核心理念是将C语言的高效性与面向对象的编程（OOP）结合起来，以支持更复杂的程序设计。
几十年来，C++语言一直是面向对象程序设计领域的重要支柱。从最初的扩展C语言的功能，到全面提供面向对象的编程支持，使得C++语言在全球范围内获得了开发者的青睐。随着时间的推移，C++语言不断演化，从最早的C++98标准到后来的C++03、C++11、C++14、C++17、C++20和最新的C++23。每一次的标准更新都带来了语言特性的重大革新。C++11及以后的版本被称为现代C++。
C++语言的应用范围广泛，涵盖了从嵌入式系统到机器人开发等多个领域。在嵌入式开发中，C++语言凭借其高效的执行性能和对硬件的精细控制，成为许多实时系统和微控制器应用的首选语言。在机器人开发中，C++语言的标准模板库和第三方库［如机器人操作系统（ROS）］提供了强大的工具和框架，支持复杂的运动控制、传感器集成和计算机视觉任务。
近年来，C++语言在编程语言排行榜上的排名持续上升，这一趋势反映了其在现代软件开发中的重要性。根据TIOBE编程语言排行榜和Redmonk的报告，C++语言已稳居全球编程语言的前列。其强大的性能、丰富的标准模板库和对底层操作的精细控制，使得C++语言在各种复杂系统开发中不可或缺。尤其是在系统级编程、游戏开发、金融服务和高性能计算等领域，C++语言的地位更加突出。
本书旨在为广大开发者提供一部全面而深入的指南，帮助他们理解并运用现代C++中的精髓。C++11是C++语言的一个重大转折点，引入了许多重要的特性，如智能指针、lambda表达式、线程支持（并发编程）和基于范围的for循环。C++11提高了代码的安全性、可读性和性能，使得开发变得更加高效。C++14进一步优化了C++11，增强了语言的易用性和稳定性。C++17和C++20则引入了诸如结构化绑定、并行算法、概念等新特性，使得C++编程变得更加高效和现代化。
本书作为介绍C++编程的高级读物，除了介绍现代C++的功能，还系统地介绍了标准模板库（STL）的模板、容器、算法函数、并行算法，以及并行计算平台CUDA和OpenCL，并在最后一章以较大的篇幅详细地介绍了设计模式，为有经验的C++开发人员提供软件架构设计方面的指导。
无论你是经验丰富的C++程序员，还是刚刚入职的初级程序员，本书都将带你深入探索C++语言的演进过程，通过实际示例和详尽的解释，帮助你掌握最新的语言特性和最佳实践。本书重点关注如何将现代C++的新特性融入现有的代码库，以便最大限度地发挥现代C++的优势，并确保代码的兼容性和可维护性。
感谢你阅读本书，希望本书能成为你掌握现代C++的有力工具，助你在编程的道路上不断进步，达到新的高度。
由于时间仓促，书中难免出现错误，望读者批评指正。

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