圖靈教育 C++ API設計 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[美] Martin Reddy 著 著，劉曉娜 臧秀濤 林健 譯

圖書標籤:

• C++
• API設計
• 圖靈教育
• 編程
• 軟件開發
• 計算機科學
• 技術
• 教程
• 代碼
• 實踐
• 設計模式

店鋪： 人民郵電齣版社官方旗艦店

齣版社： 人民郵電齣版社

ISBN：9787115322999

商品編碼：10002186156

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2013-11-01

內容介紹 如何構建高效、健壯、穩定且可擴展的優質API？對於這一軟件工程上的難題，Martin Reddy憑藉長期的從業經驗，對優質API所應具備的各要素進行瞭全麵分析，針對API的不同風格及模式，以及大型長期項目的內在需求，給齣瞭種種最佳設計策略，從而對API設計過程的規範性及可持續性作齣瞭理論上不可磨滅的貢獻。 《C++ API設計》適閤具有一定C++編程經驗的程序員閱讀，也適閤對API設計主題感興趣的讀者參考。
作者介紹 Martin Reddy博士是軟件行業的一名老兵，有著15年以上的從業經驗，共撰寫過40多篇論文，擁有3項軟件專利，並與他人閤著瞭Level of Detail for 3D Graphics。另外，他還是ACM以及IEEE的會員。 早年，他曾在SRI International供職5年，主要從事分布式三維地形可視化技術方麵的工作，他成功創建瞭在Web上描述3D地球空間信息模型的ISO標準，並且還連續兩年被選為Web3D協會的會長。 他曾在Pixar動畫工作室工作過6年，擔任內部動畫係統的首席工程師，設計並實現瞭很多高性能API，這些API在一些奧斯卡獲奬及提名影片的製作中都發揮瞭關鍵作用，這些影片有《海底總動員》、《超人總動員》、《賽車總動員》、《料理鼠王》，以及《機器人總動員》等。 他還開辦瞭一傢谘詢公司Code Reddy，為各傢軟件公司提供技術谘詢，主要客戶有Linden Lab和Planet 9 Studios，為大型在綫3D虛擬世界《第二人生》設計瞭API並改善瞭其基本架構。 現在他擔任ToyTalk公司的首席技術官。
關聯推薦 軟件API設計經典著作，Pixar動畫係統首席工程師悉心講解，軟件工程效率之源 目錄 目 錄

第1章 API簡介 1
1.1 什麼是API 1
1.1.1 契約和承包人 2
1.1.2 C++中的API 3
1.2 API設計上有什麼不同 4
1.3 為什麼使用API 5
1.3.1 更健壯的代碼 6
1.3.2 代碼復用 6
1.3.3 並行開發 8
1.4 何時應當避免使用API 9
1.5 API示例 10
1.5.1 API層次 10
1.5.2 真實示例 12
1.6 文件格式和網絡協議 13
1.7 關於本書 15

第2章 特徵 17
2.1 問題域建模 17
2.1.1 提供良好的抽象 17
2.1.2 關鍵對象的建模 19
2.2 隱藏實現細節 20
2.2.1 物理隱藏：聲明與定義 20
2.2.2 邏輯隱藏：封裝 22
2.2.3 隱藏成員變量 23
2.2.4 隱藏實現方法 26
2.2.5 隱藏實現類 28
2.3 最小完備性 29
2.3.1 不要過度承諾 29
2.3.2 謹慎添加虛函數 30
2.3.3 便捷API 31
2.4 易用性 33
2.4.1 可發現性 34
2.4.2 不易誤用 34
2.4.3 一緻性 36
2.4.4 正交 38
2.4.5 健壯的資源分配 40
2.4.6 平颱獨立 43
2.5 鬆耦閤 44
2.5.1 僅通過名字耦閤 45
2.5.2 降低類耦閤 45
2.5.3 刻意的冗餘 47
2.5.4 管理器類 48
2.5.5 迴調、觀察者和通知 50
2.6 穩定的、文檔詳細且經過測試的API 53

第3章 模式 54
3.1 Pimpl慣用法 55
3.1.1 使用Pimpl 56
3.1.2 復製語義 59
3.1.3 Pimpl與智能指針 60
3.1.4 Pimpl的優點 61
3.1.5 Pimpl的缺點 62
3.1.6 C語言的不透明指針 62
3.2 單例 64
3.2.1 在C++中實現單例 64
3.2.2 使單例綫程安全 66
3.2.3 單例與依賴注入 68
3.2.4 單例與單一狀態 69
3.2.5 單例與會話狀態 71
3.3 工廠模式 71
3.3.1 抽象基類 72
3.3.2 工廠示例 73
3.3.3 擴展工廠示例 74
3.4 API包裝器模式 76
3.4.1 代理模式 76
3.4.2 適配器模式 79
3.4.3 外觀模式 81
3.5 觀察者模式 83
3.5.1 MVC架構 83
3.5.2 實現觀察者模式 84
3.5.3 推與拉觀察者 87

第4章 設計 88
4.1 良好設計的例子 89
4.1.1 積纍技術債 89
4.1.2 償還技術債 90
4.1.3 為長期而設計 91
4.2 收集功能性需求 92
4.2.1 什麼是功能性需求 93
4.2.2 功能性需求舉例 94
4.2.3 維護需求 94
4.3 創建用例 95
4.3.1 開發用例 95
4.3.2 用例模闆 95
4.3.3 編寫高質量用例 96
4.3.4 需求與敏捷開發 98
4.4 API設計的元素 100
4.5 架構設計 102
4.5.1 架構的開發 103
4.5.2 架構的約束 104
4.5.3 識彆主要抽象 105
4.5.4 創造關鍵對象 106
4.5.5 架構模式 109
4.5.6 架構的交流 110
4.6 類的設計 111
4.6.1 麵嚮對象概念 112
4.6.2 類設計選項 113
4.6.3 使用繼承 113
4.6.4 Liskov替換原則 115
4.6.5 開放?封閉原則 118
4.6.6 迪米特法則 119
4.6.7 類的命名 120
4.7 函數設計 121
4.7.1 函數設計選項 121
4.7.2 函數命名 122
4.7.3 函數參數 123
4.7.4 錯誤處理 125

第5章 風格 129
5.1 純C API 129
5.1.1 ANSI C特性 130
5.1.2 ANSI C API的優點 132
5.1.3 使用ANSI C編寫API 132
5.1.4 從C++中調用C函數 134
5.1.5 案例研究：FMOD C API 135
5.2 麵嚮對象的C++ API 136
5.2.1 麵嚮對象API的優點 136
5.2.2 麵嚮對象API的缺點 136
5.2.3 案例研究：FMOD C++ API 137
5.3 基於模闆的API 138
5.3.1 基於模闆的API示例 138
5.3.2 模闆與宏 139
5.3.3 基於模闆的API的優點 140
5.3.4 基於模闆的API的缺點 141
5.4 數據驅動型API 141
5.4.1 數據驅動型Web服務 142
5.4.2 數據驅動型API的優點 143
5.4.3 數據驅動API的缺點 144
5.4.4 支持可變參數列錶 144
5.4.5 案例研究：FMOD數據驅動型API 147

第6章 C++用法 149
6.1 命名空間 149
6.2 構造函數和賦值 150
6.2.1 控製編譯器生成的函數 152
6.2.2 定義構造函數和賦值操作符 153
6.2.3 explicit關鍵字 154
6.3 const正確性 155
6.3.1 方法的const正確性 155
6.3.2 參數的const正確性 157
6.3.3 返迴值的const正確性 157
6.4 模闆 158
6.4.1 模闆術語 158
6.4.2 隱式實例化API設計 160
6.4.3 顯式實例化API設計 162
6.5 操作符重載 164
6.5.1 可重載的操作符 164
6.5.2 自由操作符與成員操作符 165
6.5.3 為類添加操作符 166
6.5.4 操作符語法 168
6.5.5 轉換操作符 170
6.6 函數參數 171
6.6.1 指針與引用參數 171
6.6.2 默認參數 172
6.7 避免使用#define定義常量 173
6.8 避免使用友元 175
6.9 導齣符號 176
6.10 編碼規範 179

第7章 性能 181
7.1 通過const引用傳遞輸入參數 182
7.2 最小化#include依賴 184
7.2.1 避免“無所不包型”頭文件 184
7.2.2 前置聲明 184
7.2.3 冗餘的#include警戒語句 186
7.3 聲明常量 188
7.4 初始化列錶 190
7.5 內存優化 192
7.6 除非需要，勿用內聯 196
7.7 寫時復製 198
7.8 迭代元素 202
7.8.1 迭代器 202
7.8.2 隨機訪問 203
7.8.3 數組引用 204
7.9 性能分析 205
7.9.1 時效性分析 205
7.9.2 基於內存的分析 207
7.9.3 多綫程分析 208

第8章 版本控製 209
8.1 版本號 209
8.1.1 版本號的意義 209
8.1.2 小眾的編號方案 210
8.1.3 提供API的版本信息 211
8.2 軟件分支策略 213
8.2.1 分支策略 213
8.2.2 分支方針 213
8.2.3 API和並行分支 214
8.2.4 文件格式和並行發布産品 215
8.3 API的生命周期 216
8.4 兼容性級彆 217
8.4.1 嚮後兼容性 217
8.4.2 功能兼容性 218
8.4.3 源代碼兼容性 218
8.4.4 二進製兼容性 219
8.4.5 嚮前兼容性 221
8.5 怎樣維護嚮後兼容性 222
8.5.1 添加功能 222
8.5.2 修改功能 223
8.5.3 棄用功能 224
8.5.4 移除功能 226
8.6 API審查 226
8.6.1 API審查的目的 226
8.6.2 API預發布審查 227
8.6.3 API預提交審查 228

第9章 文檔 230
9.1 編寫文檔的理由 230
9.1.1 定義行為 230
9.1.2 為接口契約編寫文檔 232
9.1.3 告知行為的改變 233
9.1.4 文檔涉及的內容 234
9.2 文檔的類型 236
9.2.1 自動生成的API文檔 237
9.2.2 概述文檔 237
9.2.3 示例和教程 238
9.2.4 發布說明 238
9.2.5 授權信息 239
9.3 文檔可用性 241
9.4 使用Doxygen 242
9.4.1 配置文件 242
9.4.2 注釋風格和命令 242
9.4.3 API注釋 243
9.4.4 文件注釋 245
9.4.5 類注釋 245
9.4.6 方法注釋 246
9.4.7 枚舉注釋 247
9.4.8 帶有文檔的示例頭文件 247

第10章 測試 250
10.1 編寫測試的理由 250
10.2 API測試的類型 252
10.2.1 單元測試 253
10.2.2 集成測試 255
10.2.3 性能測試 257
10.3 編寫良好的測試 259
10.3.1 良好測試的特徵 259
10.3.2 測試對象 260
10.3.3 關注測試工作量 261
10.3.4 與QA一起工作 261
10.4 編寫可測試的代碼 262
10.4.1 測試驅動開發 262
10.4.2 樁對象和模擬對象 264
10.4.3 測試私有代碼 267
10.4.4 使用斷言 269
10.4.5 契約編程 270
10.4.6 記錄並重放功能 272
10.4.7 支持國際化 273
10.5 自動化測試工具 273
10.5.1 自動化測試框架 274
10.5.2 代碼覆蓋率 277
10.5.3 缺陷跟蹤係統 279
10.5.4 持續構建係統 280

第11章 腳本化 282
11.1 添加腳本綁定 282
11.1.1 擴充或嵌入 282
11.1.2 腳本化的優點 283
11.1.3 語言兼容性問題 284
11.1.4 跨越語言障礙 285
11.2 腳本綁定技術 286
11.2.1 Boost Python 286
11.2.2 SWIG 286
11.2.3 Python-SIP 287
11.2.4 COM自動化 287
11.2.5 CORBA 288
11.3 使用Boost Python添加Python綁定 289
11.3.1 構建Boost Python 290
11.3.2 使用Boost Python包裝C++ API 290
11.3.3 構造函數 292
11.3.4 擴充Python API 293
11.3.5 C++中的繼承 295
11.3.6 跨語言多態 296
11.3.7 支持迭代器 298
11.3.8 綜閤應用 298
11.4 使用SWIG添加Ruby綁定 300
11.4.1 使用SWIG包裝C++ API 301
11.4.2 調整Ruby API 303
11.4.3 構造函數 304
11.4.4 擴充Ruby API 304
11.4.5 C++中的繼承 305
11.4.6 跨語言多態 307
11.4.7 綜閤應用 307

第12章 可擴展性 310
12.1 通過插件擴展 310
12.1.1 插件模型概覽 311
12.1.2 插件係統設計問題 313
12.1.3 以C++實現插件 314
12.1.4 插件API 315
12.1.5 插件示例 317
12.1.6 插件管理器 318
12.1.7 插件版本控製 321
12.2 通過繼承擴展 322
12.2.1 添加功能 322
12.2.2 修改功能 323
12.2.3 繼承與STL 324
12.2.4 繼承與枚舉 325
12.2.5 訪問者模式 326
12.2.6 禁止子類化 331
12.3 通過模闆擴展 332
12.3.1 基於策略的模闆 332
12.3.2 奇特的遞歸模闆模式 334

附錄A 庫 336

參考文獻 351
索引 355

洞悉 C++ 核心：構建高效、可維護的軟件基石 在快速迭代的軟件開發浪潮中，卓越的 API 設計能力已成為衡量開發者功力的重要標尺。它不僅關乎程序的效率與性能，更直接影響著軟件的可讀性、可擴展性以及最終的維護成本。本書並非對某一特定 API 的使用說明，也非單純的語法堆砌，而是深入 C++ 語言的精髓，聚焦於如何設計齣優雅、健壯且富有生命力的 API。 我們理解，一個優秀的 API 應當如同精密的機械，其接口清晰明瞭，內部邏輯嚴謹可靠，即便使用者並非深入瞭解其實現細節，也能輕鬆駕馭，並能根據業務需求靈活擴展。本書旨在引領讀者跨越 API 設計的迷霧，掌握那些能夠提升代碼質量、優化開發流程的通用原則與實踐。 深入理解 C++ 的設計哲學： C++ 是一門功能強大且極其復雜的語言，其豐富的特性既是優勢，也可能成為設計陷阱。本書將引導你迴溯 C++ 的核心設計理念，從麵嚮對象編程（OOP）、泛型編程（GP）、麵嚮方麵編程（AOP）等不同視角審視 API 設計。我們會探討： 麵嚮對象設計的精髓： 如何通過封裝、繼承、多態構建清晰的對象模型，設計易於理解和使用的類接口。我們將深入分析“高內聚、低耦閤”的原則在 API 設計中的具體體現，以及如何避免常見的麵嚮對象設計陷阱，例如過度繼承、濫用全局狀態等。 泛型編程的力量： 模闆元編程（TMP）和 C++ 標準庫（STL）為我們提供瞭強大的抽象能力。本書將詳細講解如何運用模闆來創建靈活、高效且類型安全的 API。這包括理解模闆特化、SFINAE（Substitution Failure Is Not An Error）等高級技巧，以及如何設計泛型算法和容器，讓 API 能夠適應各種數據類型和場景，從而最大化代碼的復用性。 RAII（Resource Acquisition Is Initialization）模式的優雅： 資源管理是 C++ 開發中的重中之重，內存泄漏、句柄未釋放等問題層齣不窮。RAII 模式是 C++ 解決這一問題的絕佳方案。本書將深入剖析 RAII 的原理，並展示如何將其巧妙地融入 API 設計中，確保資源的自動、安全管理，從而顯著降低程序齣錯的可能性。 構建健壯、可維護的 API：原則與實踐 API 的生命力在於其能夠隨著時間和需求的變化而平滑演進，而不會對現有用戶造成破壞。本書將係統性地闡述一係列經過時間考驗的 API 設計原則，並輔以大量 C++ 實際應用中的最佳實踐： 清晰的接口設計： API 的使用者首先接觸的是其接口。我們將強調接口的簡潔性、一緻性以及自解釋性。這意味著 API 的命名應當直觀，參數的意義應當明確，返迴值的含義應當清晰。我們會討論如何使用命名空間來組織 API，避免命名衝突，以及如何通過枚舉、常量等方式來增強接口的可讀性。 最小化暴露（Minimizing Exposure）： 優秀的設計是隱藏不必要的復雜性。本書將深入探討如何通過封裝來實現信息隱藏，隻暴露必要的接口，從而簡化 API 的使用，同時為內部實現保留足夠的靈活性，便於未來的重構和優化。 異常處理的藝術： 健壯的 API 必然需要有效的錯誤處理機製。我們將詳細講解 C++ 的異常處理機製，包括如何拋齣、捕獲和處理異常。更重要的是，我們將探討如何設計具有良好異常安全性的 API，即在發生異常時，程序的狀態仍然保持一緻，不會引入新的問題。 避免副作用（Avoiding Side Effects）： API 的行為應當盡可能可預測，避免隱藏的副作用。我們將分析在 API 設計中可能齣現的各種副作用，例如隱式修改全局狀態、改變傳入參數的值等，並提供規避這些問題的策略。 麵嚮接口編程（Programming to Interfaces）： 強調使用抽象基類或概念（Concepts）來定義 API 的契約，而不是直接依賴具體實現。這使得 API 更加靈活，易於替換底層實現，並支持多態調用，為未來的擴展打下堅實基礎。 版本管理與兼容性： 隨著項目的迭代，API 的演進不可避免。本書將討論 API 版本管理的策略，以及如何在引入新功能或修改現有功能時，盡量保持嚮後兼容性，降低對現有用戶的影響。 文檔的重要性： 即使是再好的 API，如果沒有清晰的文檔，其價值也會大打摺扣。我們將強調 API 文檔的編寫規範和重要性，包括如何清晰地描述接口的功能、參數、返迴值、可能拋齣的異常以及使用示例。 超越 C++：通用 API 設計理念的遷移 本書的價值不止於 C++ 語言本身。我們所探討的 API 設計原則，如“高內聚、低耦閤”、“最小化暴露”、“清晰命名”、“錯誤處理”等，都是軟件工程領域普適的智慧結晶。掌握瞭這些原則，即使未來轉投其他編程語言，也能輕鬆設計齣優秀的 API。 本書的讀者定位： 本書麵嚮所有希望提升 C++ 軟件設計能力的開發者，無論你是初涉 C++ 的新手，還是身經百戰的資深工程師。我們鼓勵那些渴望寫齣更清晰、更健壯、更易於維護的代碼的開發者，閱讀本書將為你帶來深刻的啓發。如果你曾因糟糕的 API 設計而頭疼不已，或者希望將自己的代碼質量提升到一個新的颱階，那麼本書將是你不可或缺的參考。 本書的學習路徑： 本書將從基礎的 C++ 特性齣發，逐步深入到高級的設計模式和原理。我們建議讀者按照章節順序進行學習，以便循序漸進地掌握 API 設計的精髓。每章都將配以大量的代碼示例，幫助讀者理解抽象概念與實際應用的聯係。通過反復實踐和思考，你將能夠內化這些設計理念，並在你的日常開發中信手拈來。 結語： API 設計並非一門玄妙的學問，它是一門藝術，也是一門工程。它需要紮實的語言功底，嚴謹的邏輯思維，以及對軟件生命周期深刻的理解。本書緻力於成為你探索 C++ API 設計奧秘的有力助手，幫助你構建齣經得起時間考驗的優秀軟件。我們相信，通過深入學習本書內容，你將能夠自信地設計齣更具吸引力、更易於協作、更能引領技術潮流的 C++ API。

評分☆☆☆☆☆

這本書在講解抽象概念時，所采用的類比和比喻簡直是神來之筆，極大地降低瞭初學者理解復雜設計模式的門檻。我過去在學習其他教材時，常常因為過度依賴晦澀的術語而感到挫敗，但這本書不同，它仿佛有一位耐心且幽默的導師在耳邊細細道來。特彆是對麵嚮對象設計中那些“看不見摸不著”的接口隔離原則、依賴倒置原則的闡述，作者總能迅速找到一個貼近現實生活的場景來映射，讓人恍然大悟。這種教學方法，絕非簡單的知識堆砌，而是深諳認知心理學規律的教學藝術，它關注的不是“我教瞭什麼”，而是“讀者真正學會瞭什麼”。讀完某個章節後，我感覺自己不僅僅是記住瞭幾個名詞，而是真正領悟瞭背後的設計哲學，這種從“知其然”到“知其所以然”的飛躍，是評估一本技術書籍價值的核心標準，而這本書在這方麵錶現得極為齣色。

評分☆☆☆☆☆

這本書的行文風格介於嚴謹的學術論述和輕鬆的夥伴交流之間，找到瞭一個非常微妙的平衡點。它既保證瞭專業術語使用的準確性，避免瞭專業性內容的失真，又通過一些富有個人色彩的腳注或旁白，適當地緩解瞭技術閱讀的枯燥感，讓人感覺像是在與一位經驗豐富的前輩探討技術難題，而不是被動地接收灌輸。這種“人情味”十足的寫作方式，極大地增強瞭閱讀的粘性，使得那些原本可能令人望而生畏的話題，也變得平易近人。能夠將如此硬核的技術內容，用如此流暢、富有節奏感的文字錶達齣來，這本身就是一種高超的錶達能力體現，也讓這本書在眾多“乾巴巴”的技術手冊中脫穎而齣，成為我願意主動拿起重溫的工具書。

評分☆☆☆☆☆

這本書的內容覆蓋麵雖然聚焦於特定的編程範式，但在對底層原理的剖析上卻毫不含糊，展現齣紮實的工程背景。它沒有停留在高層API的調用教學上，而是深入探討瞭某些設計決策背後的編譯器優化、內存布局甚至標準庫實現的細微差異。這種深挖到底的鑽研精神，使得讀者在應用這些設計原則時，能夠預見到不同實現路徑可能帶來的性能權衡。這種深度，已經超越瞭一般入門或中級教程的範疇，更像是為那些渴望從“實現者”蛻變為“架構師”的進階學習者量身定製的指南。讀起來你會發現，作者在每一處關鍵點都留下瞭“知識的錨點”，引導你去追溯更底層的技術棧，極大地拓寬瞭讀者的技術視野和問題排查的深度。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和印刷質量著實讓人眼前一亮，封麵設計簡潔有力，內頁紙張的質感也相當不錯，長時間閱讀下來眼睛不容易疲勞。裝幀上能感受到齣版方對細節的把控，側邊燙金的書名在書架上反射著低調的光澤，挺有品味的。初翻閱時，目錄的結構安排就顯得很考究，章節的邏輯遞進清晰明瞭，預示著作者在內容組織上花瞭不少心思。從整體的閱讀體驗來看，這本書無疑是市麵上眾多技術書籍中的一股清流，它不僅是知識的載體，更是一件可以讓人心境平和下來去學習的“器物”。這種對物理形態的重視，往往能側麵反映齣作者對所傳授知識的尊重和認真程度，讓人在拿起書本的那一刻，就對後續的學習內容抱持著一份期待和敬意。翻過幾頁，那種油墨的清香和紙張的微澀感，是電子書永遠無法替代的踏實感。

評分☆☆☆☆☆

作者在代碼示例的選擇上展現齣一種近乎苛刻的剋製和精準，每一個代碼片段都不是為瞭炫技而存在，而是作為一個精確的工具，用來演示和固化前文剛剛闡述的理論。我特彆欣賞它避免瞭使用那種動輒上百行的冗長代碼塊，而是聚焦於展示最小可行概念（Minimum Viable Concept），寥寥數行便能清晰勾勒齣設計思想的骨架。這種“少即是多”的編程範式在示例中得到瞭完美的體現，它教會讀者如何去僞存真，如何在實際項目中保持代碼的簡潔性與高效性。對於一個習慣於堆砌復雜實現的工程師來說，這本書無疑是一劑清醒劑，它引導我們去思考代碼背後的意圖，而非僅僅關注實現的功能，這對於提升個人代碼品味至關重要。