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陆永祥（Yung-Hsiang Lu） 著，徐东 译

图书标签:

• C语言
• 程序设计
• 进阶
• 教程
• 编程
• 计算机
• 技术
• 算法
• 数据结构
• 开发

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111568407

版次：1

商品编码：12142411

品牌：机工出版

包装：平装

丛书名： 计算机科学丛书

开本：16开

出版时间：2017-07-01

用纸：胶版纸

页数：390

内容简介

本书讲解了栈、堆、指针、文件等各类编程概念和数据结构及其应用，通过对比编程中的常见错误与正确的程序之间的区别来提高读者的编程技能，介绍如何成为程序员的经验和技巧。尤其是本书将离散数学中的相关概念与程序设计紧密相连，细致地阐述递归程序的思想、实现和应用，使读者能够从中习得更多知识，掌握高级编程技巧。本书可作为高等院校C语言相关课程的本科生教材，也可作为中等编程水平的学生提升编程技能的参考书。

作者简介

Yung-Hsiang Lu（陆永祥），现为普度大学电子和计算机工程学院副教授。他是ACM杰出科学家和杰出讲者， IEEE重启计算计划（Rebooting Computing initiative）成员。他还是2015年首届低功耗图像识别竞赛的主要组织者，IEEE多媒体通信技术委员会的多媒体通信系统兴趣组的主席（2014-2016）。他2002年获得了斯坦福大学电子工程系博士学位。

目录

Intermediate C Programming
出版者的话
译者序
序
前言
第一部分　计算机存储：内存和文件
第1章　程序的执行 2
1.1　编译 2
1.2　重定向输出 6
第2章　栈内存 7
2.1　值和地址 7
2.2　栈 8
2.3　调用栈 9
2.3.1　返回位置 9
2.3.2　函数实参 12
2.3.3　局部变量 14
2.3.4　值地址 15
2.3.5　数组 16
2.3.6　获取地址 17
2.4　可见度 17
2.5　习题 20
2.5.1　绘制调用栈I 20
2.5.2　绘制调用栈II 20
2.5.3　地址 21
2.6　习题解答 21
2.6.1　绘制调用栈I 21
2.6.2　绘制调用栈II 22
2.6.3　地址 22
2.7　在DDD（命令行调试程序）上检测调用栈 22
第3章　预防、检测及消除bug 26
3.1　开发软件≠编码 26
3.1.1　编程前 26
3.1.2　编程中 27
3.1.3　编程后 28
3.2　常见错误 28
3.2.1　未初始化变量 28
3.2.2　错误数组下标 28
3.2.3　错误数据类型 28
3.3　后执行式和交互式调试 28
3.4　生产代码与测试代码分离 29
第4章　指针 30
4.1　作用域 30
4.2　swap函数 31
4.3　指针 33
4.4　再论swap函数 37
4.5　类型错误 39
4.6　数组和指针 40
4.7　类型规则 43
4.8　指针运算 44
4.9　习题 47
4.9.1　swap函数1 47
4.9.2　swap函数2 48
4.9.3　swap函数3 48
4.9.4　swap函数4 48
4.9.5　swap函数5 49
4.9.6　15 552种变化 49
4.10　习题解答 50
4.10.1　swap函数1 50
4.10.2　swap函数2 50
4.10.3　swap函数3 51
4.10.4　swap函数4 51
4.10.5　swap函数5 51
第5章　编写和测试程序 52
5.1　不同的数组元素 52
5.1.1　main函数 52
5.1.2　areDistinct函数 53
5.1.3　编译和链接 54
5.1.4　make工具 55
5.2　使用Makefile测试 57
5.2.1　生成测试用例 58
5.2.2　重定向输出 58
5.2.3　使用diff去比较输出 58
5.2.4　添加测试到Makefile 59
5.3　无效的内存访问 60
5.4　使用valgrind检查内存访问错误 62
5.5　测试覆盖 64
5.6　限制内核大小 67
5.7　带有死循环的程序 67
第6章　字符串 69
6.1　字符数组 69
6.2　C语言中的字符串函数 72
6.2.1　复制函数：strcpy 72
6.2.2　比较函数：strcmp 73
6.2.3　寻找子字符串函数：strstr 73
6.2.4　寻找字符函数：strchr 74
6.3　理解argv 74
6.4　对子字符串计数 77
第7章　编程问题和调试 80
7.1　实现字符串函数 80
7.1.1　C语言库 80
7.1.2　头文件 80
7.1.3　mystring.h 82
7.1.4　创建输入和正确输出 82
7.1.5　Makefile 86
7.1.6　mystring.c 86
7.1.7　使用const 88
7.2　调试 89
7.2.1　找到死循环 90
7.2.2　找到无效内存访问 91
7.2.3　检测无效内存访问 92
第8章　堆内存 94
8.1　用malloc函数创建数组 94
8.2　栈和堆 96
8.3　返回堆地址的函数 98
8.4　C语言中的二维数组 99
8.5　指针和参数 101
第9章　使用堆内存的编程问题 104
9.1　对数组排序 104
9.1.1　生成测试输入和期望输出 104
9.1.2　重定向输入 105
9.1.3　整数排序 107
9.1.4　使用valgrind检测内存泄漏 110
9.2　使用qsort进行排序 111
9.2.1　qsort 111
9.2.2　比较函数 112
9.2.3　执行范例 114
9.2.4　对字符串排序 115
第10章　读写文件 118
10.1　通过argv传递一个文件名 118
10.2　读取文件 119
10.2.1　读取字符型：fgetc 119
10.2.2　读取整型：fscanf(...%d...) 121
10.3　写入文件 123
10.4　读写字符串 125
第11章　编程解决使用文件的问题 128
11.1　对文件中的整数进行排序 128
11.2　计算字符出现的次数 130
11.3　计算单词出现的次数 132
11.4　如何注释程序 134
第二部分　递归
第12章　递归 138
12.1　在限制条件下选取小球 138
12.1.1　双色球问题 138
12.1.2　三色球问题 139
12.1.3　附加限制条件 140
12.2　单行道 142
12.3　汉诺塔 143
12.4　计算整数分拆 145
12.4.1　计算“1”的个数 147
12.4.2　仅使用奇数进行分拆 148
12.4.3　使用递增数进行分拆 148
12.4.4　交替使用奇偶数进行分拆 149
12.4.5　整数分拆问题的推广 151
12.4.6　解决分拆问题的错误方法 151
第13章　递归函数 152
13.1　在限制条件下选取小球 152
13.2　单行道 155
13.3　汉诺塔 156
13.4　整数分拆 158
13.5　阶乘 159
13.6　斐波那契数列 161
13.7　利用gprof进行性能分析 165
第14章　整数分拆 167
14.1　堆内存和栈内存 168
14.2　追踪递归函数调用 176
14.3　约束条件下的分拆 178
14.3.1　仅使用奇数进行分拆 179
14.3.2　使用递增数进行分拆 179
14.3.3　交替使用奇偶数进行分拆 180
14.3.4　使用gprof和gcov查找性能瓶颈 180
第15章　使用递归解决问题 187
15.1　二分搜索 187
15.2　快速排序 189
15.3　排列组合 195

前言/序言

Intermediate C Programming为什么要写这本书市面上有成百上千种关于编程的书籍，其中有很多都是关于C语言编程的，那么为什么我还要写这本书呢？为什么建议你花时间读它呢？这本书跟其他书有什么不同呢？跟很多作者一样，我写这本书是因为我觉得有必要，觉得这本书中的方法比其他书中的更好。
我将现在已有的关于编程的书分为两类：入门和进阶。入门类书是给初学者写的，一般都假设读者没有编程基础，所以主要是介绍基本的概念。通常以“Hello World!”程序开始，也就是将“Hello World!”输出到电脑屏幕的程序。这种类型的书主要是一步步地介绍语言特点，包括关键词、数据类型、控制结构、字符串、文件操作等，而这些书一般都有一个特点：程序很短，一般是1～2页。这很奏效，因为短程序有助于解释编程语言的新概念。如果把学编程语言比作学自然语言，如英语、汉语、法语、韩语等，这些书就相当于教导如何造句和撰写短段落。
第二类书是写给有程序开发经验的读者的。这些书主要介绍解决现实中的问题的程序，比如关于电脑游戏或者图像。而这类书的例子一般很长，有些甚至几千行代码，因此不会全部印在书本上。书中只会解释程序的其中一部分，而源程序一般保存在CD或者某个网址上。这类书一般不会再介绍如何编程，而是大多专注于解决特定问题的算法研究，有时包括算法性能的详细信息。读者不可能再找到类似于“Hello World!”这样的例子。再比作自然语言的例子，这类书就是在教导如何撰写可能超过20页的短篇小说。
问题是，从写一个段落到写一篇小说，这种跨越太难了。
一本针对中级编程能力的学生的书市面上很少有针对中级编程能力学生的书籍。这些学生往往已经掌握了编程的基本知识，在看到if或者while时不会茫然，知道如何创建函数和调用函数，有能力编写几十上百行的短代码，却不知道如何处理上千行的程序。他们经常会犯错误，因为大多数入门级的书籍只教导如何编写正确的程序，却不会教导避免常见的错误。他们往往对大多数的概念和那些可以帮助提高编程能力的工具都不太熟悉，他们需要这样一个台阶：可以帮助他们从有能力编写短代码到有能力编写解决现实问题的程序。
现在入门和进阶的空档已经被数据结构和算法的书籍填充了一部分，这类图书一般提供实现数据结构或算法的完整例子。然而这并不是最合适的解决方法，这类图书致力于介绍数据结构和算法，却罕有提供帮助读者编写正确代码的信息。事实上，它们大多只提供程序，而很少解释。它们往往不解释编程概念，比如函数需要一个指针作为实参的原因或者深拷贝与浅拷贝之间的差异等。因此，读者只能自学这些编程技巧。
为了迎合这个需求，我写下这本针对中级编程能力的学生的书，本书适合作为学习编程的第二本教材。
避免出错和调试的重点我们可以看到有很多关于如何编程的书籍，却很少关于开发软件的书籍。开发软件不是简单地输入代码，它需要更多的知识和技能。为了弥补这种不足，最好就是去研究什么是对的、什么是错的。只解释如何编写正确的程序是不够的，还需要解释常见的错误并将它们与正确的程序进行对比。
一次疏忽可能使程序运行出乎意料，甚至是某些情况下运行正确而另一些情况下出错。这种类型的错误往往很难发现，更别说更正了。本书将介绍一些常见的错误以教导读者如何避免这些错误。调试过程在大多数书中都不会涉及，罕有书籍会提到“调试器”这个词，以至于有些读者都不知道这类工具的存在。学会如何使用调试器一般不超过30分钟，这可以帮助程序员节省很多时间。关于如何使用调试器和调试策略的书籍则更少了。
程序设计和离散数学程序设计和离散数学是计算机科学中的两个重要学科，然而，大多数书籍都将这两个主题分开，所以很少会在编程的书籍中看到数学公式，同样也很难在离散数学中看到代码。在本书中，这两个主题紧密结合，我相信读者可以从中学到更多的知识。
为什么本书使用C语言？C语言诞生于20世纪60年代后期和20世纪70年代早期。在C语言发明之后，很多语言也相继出现，这些语言也深受C语言的影响。除了它的历史影响之外，C语言的简单易用也保证了它在几乎所有现代化平台中的重要地位。与许多操作系统一样，Linux是就用C语言编写的，Android基本都是用Java编写的但仍有叫作JNI（Java Native Interface，Java本地接口）的C语言接口。大多数计算机语言都可以与C语言进行通信或通过C语言进行通信，事实上这对一种编程语言而言是有用的，因为大多数操作系统接口都使用C语言。当一个全新的系统被设计出来，C语言通常是第一种（很多情况下是唯一一种）被系统支持的编程语言。
……

《深入探索：用C语言构建高效能应用》 内容概述： 本书并非一本面向初学者的C语言入门教材，而是旨在引导读者超越C语言基础语法，深入理解其精髓，并将其应用于构建高性能、可维护的复杂软件系统。全书围绕“性能优化”、“内存管理”、“并发编程”、“系统级编程”以及“软件工程实践”这五大核心主题展开，通过丰富的理论讲解、精心设计的代码示例和深入的剖析，帮助读者掌握用C语言解决实际工程问题的核心技能。 第一部分：性能的极致追求——理解底层与优化 在这一部分，我们将重塑对C语言性能的认知。不再满足于“快”这个模糊的概念，而是深入探究C语言的执行机制，理解CPU缓存、指令流水线、分支预测等底层原理如何影响程序性能。 深入理解数据类型与内存布局： 我们将详细分析各种C数据类型在内存中的实际表示，理解字节序、对齐原则以及它们对缓存命中率的影响。通过实际案例，展示如何通过调整数据结构布局来优化内存访问模式，从而提升性能。例如，我们将对比分析不同数组遍历顺序对缓存性能的影响，并提供优化策略。 精细化内存管理： `malloc` 和 `free` 只是内存管理的冰山一角。本书将深入讲解内存分配器的内部工作原理，包括首次适应、最佳适应等算法，以及内存碎片化的成因与规避方法。我们将探讨如何使用更高级的内存管理技术，例如内存池、对象池，以减少频繁分配释放带来的开销，并讲解如何设计和实现高效的自定义内存分配器。 代码级别的性能调优： 我们将剖析编译器优化机制，理解内联、循环展开、常量折叠等选项的实际效果。重点在于教授读者如何运用性能分析工具（如 `gprof`、`perf`），准确找出程序的性能瓶颈，并针对性地进行代码优化。我们将深入讲解位运算的妙用，例如如何用位操作代替算术运算以获得更高的效率，以及如何巧妙利用SIMD指令集（若您的硬件支持）来加速向量化计算。 算法与数据结构的性能考量： 并非所有“看起来”高效的算法在实际应用中都能带来最优性能。本书将结合C语言的特性，深入分析经典算法和数据结构在实际场景中的性能表现。例如，我们将分析不同排序算法在不同数据规模和特性的数据上的实际运行时间，并探讨如何根据具体需求选择最适合的数据结构，如哈希表、B树等，并讲解如何用C语言高效实现它们，并考虑内存局部性。 第二部分：驾驭复杂性——掌握高级特性与工程实践 当项目规模日益庞大，代码逻辑愈发复杂时，C语言的灵活性也带来了维护的挑战。本部分将聚焦于如何利用C语言的高级特性，结合良好的软件工程实践，构建健壮、可扩展且易于维护的复杂系统。 精通指针的艺术： 指针是C语言的灵魂，也是许多性能优化的关键。我们将从函数指针、void指针、指向指针的指针等基础概念出发，深入讲解回调函数、动态数组、链表、树等复杂数据结构的实现。重点在于理解指针的生命周期、传递机制以及野指针、悬空指针的危害与防范。我们将通过实际示例，演示如何用指针实现高性能的字符串处理、内存拷贝等操作。 理解内存模型与数据竞争： 在多线程环境下，对内存的访问顺序和可见性变得至关重要。本书将详细讲解C语言的内存模型，以及 `volatile` 关键字的作用。我们将深入分析数据竞争的产生机制，并重点介绍如何使用原子操作（如C11的 ``）和互斥锁、信号量等同步原语来保护共享数据，避免竞态条件。 构建高效并发程序： 并发是现代软件设计的基石。我们将从线程的创建与管理（POSIX Threads - pthreads）、线程同步机制入手，讲解如何编写安全、高效的多线程程序。我们将探讨常见的并发设计模式，如生产者-消费者模型、读写锁，并展示如何用C语言实现它们。此外，我们还将触及更底层的并发原语，如条件变量，以及它们在复杂同步场景下的应用。 系统级编程的基石——文件I/O与网络通信： C语言在系统级编程领域有着不可替代的地位。我们将详细讲解标准I/O库（`stdio.h`）与更底层的Unix I/O（`unistd.h`）的区别与联系，以及它们在性能上的差异。重点在于如何高效地进行文件读写操作，如何处理大文件，如何实现内存映射文件（mmap）。在网络通信方面，我们将深入讲解socket编程，包括TCP和UDP协议的实现，如何构建客户端-服务器模型，以及异步I/O（如epoll、kqueue）在高性能网络应用中的关键作用。 模块化设计与代码重用： 良好的模块化设计是大型C语言项目成功的关键。我们将探讨如何通过接口定义、抽象层来解耦代码，提高复用性。我们将详细讲解头文件和源文件的组织方式，以及如何编写清晰、易于理解和维护的API。我们将介绍静态库和动态库的创建与使用，以及它们在构建可维护系统中的重要作用。 错误处理与健壮性： 编写健壮的C语言程序需要系统性的错误处理机制。本书将教授读者如何利用返回值、错误码、errno等方式进行错误报告，并结合断言（assert）和异常处理（在C语言中通常通过setjmp/longjmp实现）来增强程序的健壮性。我们将重点分析内存泄漏、缓冲区溢出等常见错误，并提供有效的检测和预防方法。 本书特色： 理论与实践紧密结合： 每章内容都以清晰的理论讲解为基础，辅以大量精心设计的、可直接运行的代码示例，并通过深入的分析来阐释代码背后的原理。 注重底层原理： 强调对C语言执行机制、内存模型、CPU架构等底层原理的理解，帮助读者知其然，更知其所以然。 工程化思维： 引导读者从软件工程的角度思考问题，关注代码的可读性、可维护性、可扩展性以及性能。 实战导向： 许多章节都围绕实际工程问题展开，旨在培养读者解决复杂C语言编程挑战的能力。 深入剖析： 不止步于“如何做”，更深入探讨“为何这样做”，让读者真正掌握C语言的强大之处。 目标读者： 本书适合已经掌握C语言基础语法，并希望深入理解C语言的强大之处，提升编程技能，能够独立设计和开发高性能、复杂C语言应用的开发者。如果您希望深入理解底层机制，构建更优的软件，本书将是您不可或缺的助手。

评分☆☆☆☆☆

这本书的整体风格很严谨，目录结构清晰，这让我对它的内容组织充满了信心。我一直想深入了解 C 语言的错误处理机制，以及如何编写健壮、容错性强的 C 程序。很多时候，我们只是简单地检查返回值，但对于如何优雅地处理异常情况，如何设计合理的错误报告机制，却知之甚少。我希望这本书能够在这方面提供详尽的指导，比如如何使用 `setjmp`/`longjmp`，如何自定义错误码，以及如何在多线程环境下处理错误。我对书中关于性能分析和优化的部分也充满了期待，希望能学到一些实用的方法来找出代码中的性能瓶颈，并进行针对性的优化。例如，如何使用 `gprof` 等工具来分析程序的运行时间，如何理解缓存、流水线等 CPU 架构特性对 C 代码性能的影响。如果书中还能包含一些关于 C 语言安全性问题的讨论，比如缓冲区溢出、格式化字符串漏洞等，并提供相应的防范措施，那就更贴心了。这本书在我看来，是一本能够真正帮助我提升 C 语言编程能力的宝藏。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书，我脑子里立刻浮现出那些曾经让我头疼的 C 语言疑难杂症。我最期待的是书中能够提供一些关于 C 语言的“黑魔法”或者说“高级技巧”的讲解。比如，如何利用函数指针实现回调机制，如何编写通用的数据处理函数，或者如何巧妙地使用宏定义来简化代码。我希望这本书能够超越基础的语法教学，去探讨 C 语言的灵活性和表达力，让读者能够写出既高效又优雅的代码。我对书中关于单元测试和代码覆盖率的内容非常感兴趣，因为在实际项目中，保证代码的质量至关重要。如果书中能够指导我如何为 C 语言代码编写单元测试，并介绍一些常用的测试框架，那将非常有帮助。此外，我也希望书中能够提及一些 C 语言在网络编程方面的应用，比如 socket 编程的基本原理和实现，这对于开发网络服务和客户端应用程序至关重要。这本书的标题本身就充满了“进阶”的暗示，这让我对它充满好奇和期待，相信它能带我进入 C 语言的另一个境界。

评分☆☆☆☆☆

我拿到这本书的时候，第一印象是它的装帧质量相当不错，纸张的触感很舒服，印刷也很清晰，这让我有了翻阅的欲望。我一直在寻找一本能够帮助我理解 C 语言标准库背后设计思想的书籍。很多时候，我们直接调用 `malloc`、`printf` 等函数，但并没有真正理解它们是如何实现的，又是如何考虑效率和安全性的。我希望这本书能够深入剖析 C 语言标准库的经典函数，解释它们的实现原理，比如 `stdio.h` 中的文件 I/O 操作，`stdlib.h` 中的内存管理，以及 `string.h` 中的字符串处理函数。同时，我也希望书中能够介绍一些 C 语言在嵌入式系统开发中的应用，因为 C 语言在硬件层面有着天然的优势。对于那些需要直接与硬件打交道的开发者来说，这本书如果能提供一些关于寄存器操作、中断处理、以及实时操作系统（RTOS）等方面的实践指导，那绝对是价值连城。我对书中关于代码重构和模块化设计的讨论也抱有很大的期待，希望它能帮助我写出更清晰、更易于维护和扩展的代码。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计倒是挺吸引人的，简约又不失专业感。我之前接触过一些C语言的基础入门书籍，感觉就像在学说话，虽然能说一些简单的词汇和短句，但离流畅交流还差得远。所以，当我看到《C语言程序设计进阶教程》这个标题时，心里还是挺期待的。我希望它能帮助我跨越那个“能写代码但不太理解为什么这么写”的阶段。我希望能看到一些更深入的 C 语言特性讲解，比如指针的各种巧妙用法，内存管理的一些高级技巧，甚至是面向对象思想在 C 语言中的体现（虽然 C 本身不是面向对象的，但可以通过一些设计模式和技巧来实现）。我希望作者能够通过丰富的实例，将这些抽象的概念具象化，让我不再对“野指针”、“内存泄漏”这些词汇感到恐惧，而是能理解它们的产生原因并学会如何规避。我尤其关注书中关于性能优化的部分，毕竟 C 语言的魅力之一就在于其接近硬件的控制力和执行效率，如果能学到一些让代码跑得更快、占用资源更少的秘诀，那真是太棒了。另外，这本书的篇幅看起来也相当可观，这让我对内容的深度和广度充满信心，希望它能成为我 C 语言学习路上的一个重要里程碑，带领我真正掌握 C 语言的精髓。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版风格很独特，有点像学术论文的精炼，又带点技术博客的亲和力，这倒是让我眼前一亮。我一直对 C 语言的底层运作原理非常好奇，比如编译器是如何将 C 代码转换成机器码的，又是如何在运行时管理内存的。很多时候，我们在写 C 代码时，只是机械地遵循语法规则，但对于背后的机制却一知半解。我希望这本书能够在这方面有所突破，深入浅出地解析 C 语言的编译过程、链接过程，以及各种数据类型在内存中的具体表示方式。我对书中关于并发编程的部分尤其感兴趣，多线程、多进程的实现原理，同步机制，以及如何避免竞态条件，这些都是构建高性能、高可用性系统的关键。同时，我也期待书中能够介绍一些 C 语言的经典算法和数据结构，并用 C 语言实现，让我能够将理论知识与实践紧密结合。如果书中还能包含一些调试技巧和性能分析工具的使用方法，那就更完美了，毕竟“磨刀不误砍柴工”，掌握了这些工具，才能更有效地解决问题，优化程序。这本书的出现，恰好满足了我对 C 语言更深层次探索的渴望。

评分☆☆☆☆☆

好。。。。。。。。。。

评分☆☆☆☆☆

很好的书，最喜欢之一

评分☆☆☆☆☆

描述上说的是进阶，但其实偏入门，总体觉得一般。

评分☆☆☆☆☆

相当不错的一本C语言中级教程

评分☆☆☆☆☆

相当不错的一本C语言中级教程

评分☆☆☆☆☆

好。。。。。。。。。。

评分☆☆☆☆☆

相当不错的一本C语言中级教程

评分☆☆☆☆☆

书的例子基于 Linux系统，注意了。

评分☆☆☆☆☆

挺棒的书，目前为止看了12章了 还有差不多20章吧 加油 小伙