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　　C++语言之父的经典名著新版本，全面掌握标准C++11及其编程技术的指南！

内容简介

　　《C++程序设计语言（第1-3部分）（英文版 第4版）》是C++领域经典的参考书，介绍了C++11的各项新特性、功能等。主要内容包括：C++的类型、对象、作用域、存储、计算基础及模块化知识、命名空间、源文件以及异常处理等；C++的抽象性，包括类、类继承、模版等；标准库，包括容器、算法、迭代器、字符串、流I/O以及C++的基本内存模型等。

目录

第一部分　介绍1
第1章　致读者3
第2章　C++概览：基本特性37
第3章　C++概览：抽象机制59
第4章　C++概览：容器和算法87
第5章　C++概览：并发和工具111
第二部分　基本特性133
第6章　类型和声明135
第7章　指针、数组和引用171
第8章　结构、联合和枚举201
第9章　语句225
第10章　表达式241
第11章　其他操作选讲273
第12章　函数305
第13章　异常处理343
第14章　命名空间389
第15章　源文件和程序419
第三部分　抽象机制447
第16章　类449
第17章　构造、清理、拷贝和移动481
第18章　重载527
第19章　特殊运算符549
第20章　派生类577
第21章　类层次613
第22章　运行时类型信息641
第23章　模板665
第24章　泛型程序设计699
第25章　特例化721
第26章　实例化741
第27章　模板和层次759
第28章　元程序设计779
第29章　一个矩阵设计827
第四部分　标准库857
第30章　标准库概览859
第31章　STL容器885
第32章　STL算法927
第33章　STL迭代器953
第34章　内存和资源973
第35章　工具1009
第36章　字符串1033
第37章　正则表达式1051
第38章　I/O流1073
第39章　区域设置1109
第40章　数值1159
第41章　并发1191
第42章　线程和任务1209
第43章　C标准库1253
第44章　兼容性1267

Contents
PartI:IntroductoryMaterial
1.NotestotheReader..3
2.ATourofC++:TheBasics37
3.ATourofC++:AbstractionMechanisms..59
4.ATourofC++:ContainersandAlgorithms.87
5.ATourofC++:ConcurrencyandUtilities111
PartII:BasicFacilities
6.TypesandDeclarations..135
7.Pointers,Arrays,andReferences171
8.Structures,Unions,andEnumerations.201
9.Statements.225
10.Expressions241
11.SelectOperations.273
12.Functions..305
13.ExceptionHandling343
14.Namespaces..389
15.SourceFilesandPrograms..419
PartIII:AbstractionMechanisms447447
16.Classes449
17.Construction,Cleanup,Copy,andMove481
18.Overloading.527
19.SpecialOperations.549
20.DerivedClasses577
21.ClassHierarchies613
22.Run-TimeTypeInformation..641
23.Templates..665
24.GenericProgramming..699
25.Specialization721
26.Instantiation..741
27.TemplatesandHierarchies759
28.Metaprogramming779
29.AMatrixDesign.827
PartIV:TheStandardLibrary857
30.StandardLibrarySummary..859
31.STLContainers885
32.STLAlgorithms.927
33.STLIterators953
34.MemoryandResources973
35.Utilities.1009
36.Strings..1033
37.RegularExpressions..1051
38.I/OStreams..1073
39.Locales1109
40.Numerics1159
41.Concurrency..1191
42.ThreadsandTasks.1209
43.TheCStandardLibrary1253
44.Compatibility..1267

前言/序言

　　前　　言　　所有计算机科学问题都可以通过引入一个新的间接层次来解决，那些已有过多间接层次的问题除外。　　—DavidJ.Wheeler与C++98标准相比，C++11标准令我可以更清晰、更简洁而且更直接地表达我的想法。而且，新版本的编译器可以对程序进行更好的检查并生成更快的目标程序。因此，C++11给人的感觉就像是一种新语言一样。　　在《C++程序设计语言（第1-3部分）（英文版 第4版）》中，我追求完整性（completeness）。我会介绍专业程序员可能需要的每个语言特性和标准库组件。对每个特性或组件，我将给出：　　·基本原理：设计这个特性（组件）是为了帮助解决哪类问题？在其设计之下的原理是什么？它有什么根本的局限？·规范：它该如何定义？我将以专业程序员为目标读者来选择内容的详略程度，对于要求更高的C++语言研究者，有很多ISO标准的文献可供查阅。　　·例子：当单独使用这个特性或与其他特性组合使用时，如何用好它？其中的关键技术和习惯用法是怎样的？在程序的可维护性和性能方面是否有一些隐含的问题？多年来，无论是C++语言本身还是它的使用，都已经发生了巨大改变。从程序员的角度，大多数改变都属于语言的改进。与之前的版本相比，当前的ISOC++标准（ISO/IEC14882-2011，通常称为C++11）在编写高质量代码方面无疑是一个好得多的工具。但是它好在哪里？现代C++语言支持什么样的程序设计风格和技术？这些技术靠哪些语言特性和标准库特性来支撑？精炼、正确、可维护性好、性能高的C++代码的基本构建单元是怎样的？《C++程序设计语言（第1-3部分）（英文版 第4版）》将回答这些关键问题。很多答案已经不同于1985、1995或2005等旧版本的C++语言了：C++在进步。　　C++是一种通用程序设计语言，它强调富类型轻量级抽象的设计和使用。C++特别适合开发资源受限的应用，例如可在软件基础设施中发现的那些应用。那些花费时间学习高质量代码编写技术的程序员将会从C++语言受益良多。C++是为那些严肃对待编程的人而设计的。人类文明已经严重依赖软件，编写高质量的软件非常重要。　　目前已经部署的C++代码达到数十亿行，因此程序稳定性备受重视—很多1985年和1995年编写的C++代码仍然运行良好，而且还会继续运行几十年。但是，对所有这些应用程序，都可以用现代C++语言写出更好的版本；如果你墨守陈规，将来写出的代码将会是低质量、低性能的。对稳定性的强调还意味着，你现在遵循标准写出的代码，在未来几十年中会运行良好。《C++程序设计语言（第1-3部分）（英文版 第4版）》中所有代码都遵循2011ISOC++标准。　　《C++程序设计语言（第1-3部分）（英文版 第4版）》面向三类读者：　　·想知道最新的2011ISOC++标准都提供了哪些新特性的C++程序员。　　·好奇C++到底提供了哪些超越C语言的特性的C程序员。　　·具备Java、C#、Python和Ruby等编程语言背景，正在探寻“更接近机器”的语言，即更灵活、提供更好的编译时检查或是更好性能的语言的程序员。　　自然，这三类读者可能是有交集的—一个专业软件开发者通常掌握多门编程语言。　　《C++程序设计语言（第1-3部分）（英文版 第4版）》假定目标读者是程序员。如果你提问“什么是for循环？”或是“什么是编译器？”，那么《C++程序设计语言（第1-3部分）（英文版 第4版）》现在还不适合你，我向你推荐我的另一《C++程序设计语言（第1-3部分）（英文版 第4版）》《C++程序设计原理与实践》，这《C++程序设计语言（第1-3部分）（英文版 第4版）》适合作为程序设计和C++语言的入门书籍。而且，我假定读者是较为成熟的软件开发者。如果你提问“为什么要费力进行测试？”或是“所有语言基本都是一样的，给我看语法就可以了”，或者确信存在一种适合所有任务的完美语言，那么《C++程序设计语言（第1-3部分）（英文版 第4版）》也不适合你。　　相对于C++98，C++11提出了哪些改进和新特性呢？适合现代计算机的机器模型会涉及到大量并发处理。为此，C++11提供了用于系统级并行编程（如使用多核）的语言和标准库特性。C++11还提供了正则表达式处理、资源管理指针、随机数、改进的容器（包括哈希表）以及其他很多特性。此外，C++11还提供了通用和一致的初始化机制、更简单的for语句、移动语义、基础的Unicode支持、lambda、通用常量表达式、控制类缺省定义的能力、可变参数模板、用户定义的字面值常量和其他很多新特性。请记住，这些标准库和语言特性的目标就是支撑那些用来开发高质量软件的程序设计技术。这些特性应该组合使用—将它们看作盖大楼的砖，而不应该相互隔离地单独使用来解决特定问题。计算机是一种通用机器，而C++在其中起到了重要作用。特别是，C++的设计目标就是足够灵活和通用，以便处理那些连它的设计者都未曾想象的未来的难题。　　致谢除了《C++程序设计语言（第1-3部分）（英文版 第4版）》上一版致谢提及的人之外，我还要感谢PeteBecker、Hans-J.Boehm、MarshallClow、JonathanCoe、LawrenceCrowl、WalterDaugherty、J.DanielGarcia、RobertHarle、GregHickman、HowardHinnant、BrianKernighan、DanielKrügler、NevinLiber、MichelMichaud、GaryPowell、JanChristiaanvanWinkel和LeorZolman。没有他们的帮助，《C++程序设计语言（第1-3部分）（英文版 第4版）》的质量要差得多。　　感谢HowardHinnant为我解答很多有关标准库的问题。　　AndrewSutton是Origin库的作者，模板相关章节中很多模拟概念的讨论都是基于这个测试平台的。他还是矩阵库的作者，这是第29章的主题。Origin库是开源的，在互联网上搜索“Origin”和“AndrewSutton”就能找到。　　感谢我指导的研究生毕业设计班，他们从“导学章节”中找出的问题比其他任何人都多。　　假如我能遵照审阅人的所有建议，毫无疑问会大幅度提高《C++程序设计语言（第1-3部分）（英文版 第4版）》的质量，但篇幅上也会增加数百页。每个专家审阅人都建议增加技术细节、进阶示例和很多有用的开发规范；每个新手审阅人（或教育工作者）都建议增加示例；而大多数审阅人都（正确地）注意到《C++程序设计语言（第1-3部分）（英文版 第4版）》的篇幅可能过长了。　　感谢普林斯顿大学计算机科学系，特别感谢BrianKernighan教授，在我利用部分休假时间撰写此书时给予我热情接待。　　感谢剑桥大学计算机实验室，特别感谢AndyHopper教授，在我利用部分休假时间撰写此书时给予我热情接待。　　感谢我的编辑PeterGordon以及他在Addison-Wesley的出版团队，感谢你们的帮助和耐心。　　BjarneStroustrup于得克萨斯大学城第3版前言去编程就是去理解。　　—KristenNyggard我觉得用C++编程比以往更令人感到愉快。在过去这些年里，C++在支持设计和编程方面取得了令人振奋的进步，针对其使用的大量新技术已经被开发出来了。然而，C++并不只是好玩。普通的实际程序员在几乎所有种类和规模的开发项目上，在生产率、可维护性、灵活性和质量方面都取得了显著的进步。到今天为止，C++已经实现了我当初对它的期望中的绝大部分，还在许多我原来根本没有梦想过的工作中取得了成功。　　《C++程序设计语言（第1-3部分）（英文版 第4版）》介绍的是标准C++以及由C++所支持的关键性编程技术和设计技术。与《C++程序设计语言（第1-3部分）（英文版 第4版）》第1版所介绍的那个C++版本相比，标准C++是一个经过了更仔细推敲的更强大的语言。各种新的语言特征，如名字空间、异常、模板，以及运行时类型识别，使人能以比过去更直接的方式使用许多技术，标准库使程序员能够从比基本语言高得多的层面上起步。　　《C++程序设计语言（第1-3部分）（英文版 第4版）》第2版中大约有三分之一的内容来自第1版。这个第3版则是重写了比例更大的篇幅的结果。它提供的许多东西是大部分有经验的程序员也需要的，与此同时，《C++程序设计语言（第1-3部分）（英文版 第4版）》也比它的以前版本更容易供新手入门。C++使用的爆炸性增长和作为其结果的海量经验积累使这些成为可能。　　一个功能广泛的标准库定义使我能以一种与以前不同的方式介绍C++的各种概念。与过去一样，《C++程序设计语言（第1-3部分）（英文版 第4版）》对C++的介绍与任何特定的实现都没有关系；与过去一样，教材式的各章还是采用“自下而上”的方式，使每种结构都是在定义之后才使用。无论如何，使用一个设计良好的库远比理解其实现细节容易得多。由于这些情况，在假定读者已经理解了标准库的内部工作原理之前，就可以利用它提供许多更实际、更有趣的例子。标准库本身也是程序设计实例和设计技术的丰富源泉。　　《C++程序设计语言（第1-3部分）（英文版 第4版）》将介绍每种主要的C++语言特征和这个标准库，它是围绕着语言和库功能组织起来的。当然，各种特征都将在使用它们的环境中介绍。也就是说，这里所关注的是将语言作为一种设计和编程的工具，而不是语言本身。《C++程序设计语言（第1-3部分）（英文版 第4版）》将展示那些使C++卓有成效的关键性技术，讲述为掌握它们所需要的那些基本概念。除了专门阐释技术细节的那些地方之外，其他示例都取自系统软件领域。另一本与《C++程序设计语言（第1-3部分）（英文版 第4版）》配套出版的书《带标注的C++语言标准》（TheAnnotatedC++LanguageStandard），将给出完整的语言定义，所附标注能使它更容易理解。　　《C++程序设计语言（第1-3部分）（英文版 第4版）》的基本目标就是帮助读者理解C++所提供的功能将如何支持关键性的程序设计技术。这里的目标是使读者能远远超越简单地复制示例并使之能够运行，或者模仿来自其他语言的程序设计风格。只有对隐藏在语言背后的思想有了很好的理解之后，才能真正掌握这个语言。如果有一些具体实现的文档的辅助，这里所提供的信息就足以对付具有挑战性的真实世界中的重要项目。我的希望是，《C++程序设计语言（第1-3部分）（英文版 第4版）》能帮助读者获得新的洞察力，使他们成为更好的程序员和设计师。　　致谢除了第1版和第2版的致谢中所提到的那些人之外，我还要感谢MattAustern、HansBoehm、DonCaldwell、LawrenceCrowl、AlanFeuer、AndrewForrest、DavidGay、TimGriffin、PeterJuhl、BrianKernighan、AndrewKoenig、MikeMowbray、RobMurray、LeeNackman、JosephNewcomer、AlexStepanov、DavidVandevoorde、PeterWeinberger和ChrisVanWyk，他们对第3版各章的初稿提出了许多意见。没有他们的帮助和建议，这《C++程序设计语言（第1-3部分）（英文版 第4版）》一定会更难理解，包含更多的错误，没有这么完全，当然也可能稍微短一点。　　我还要感谢C++标准化委员会的志愿者们，是他们完成了规模宏大的建设性工作，才使C++具有它今天这个样子。要罗列出每个人会有一点不公平，但一个也不提就更不公平，所以我想特别提及MikeBall、DagBrück、SeanCorfield、TedGoldstein、KimKnuttila、AndrewKoenig、JoséLajoie、DmitryLenkov、NathanMyers、MartinO’Riordan、TomPlum、JonathanShopiro、JohnSpicer、JerrySchwarz、AlexStepanov和MikeVilot，他们中的每个人都在C++及其标准库的某些方面直接与我合作过。　　在这《C++程序设计语言（第1-3部分）（英文版 第4版）》第一次印刷之后，许多人给我发来电子邮件，提出更正和建议。我已经在原书的结构里响应了他们的建议，使后来出版的版本大为改善。将《C++程序设计语言（第1-3部分）（英文版 第4版）》翻译到各种语言的译者也提供了许多澄清性的意见。作为对这些读者的回应，我增加了附录D和附录E。让我借这个机会感谢他们之中特别有帮助的几位：DaveAbrahams、MattAustern、JanBielawski、JaninaMincerDaszkiewicz、AndrewKoenig、DietmarKühl、NicolaiJosuttis、NathanMyers、PaulE.Sevinc、AndyTenne-Sens、ShoichiUchida、Ping-Fai(Mike)Yang和DennisYelle。　　BjarneStroustrup于新泽西默里山第2版前言前路漫漫。　　—BilboBaggins正如在《C++程序设计语言（第1-3部分）（英文版 第4版）》的第1版中所承诺的，C++为满足其用户的需要正在不断地演化。这一演化过程得益于许多有着极大的背景差异，在范围广泛的应用领域中工作的用户们的实际经验的指导。在第1版出版后的六年中，C++的用户群体扩大了不止百倍，人们学到了许多东西，发现了许多新技术并通过了实践的检验。这些技术中的一些也在这一版中有所反映。　　在过去六年里所完成的许多语言扩展，其基本宗旨就是将C++提升为一种服务于一般性的数据抽象和面向对象程序设计的语言，特别是提升为一个可编写高质量的用户定义类型库的工具。一个“高质量的库”是指这样的库，它以一个或几个方便、安全且高效的类的形式，给用户提供了一个概念。在这个环境中，安全意味着这个类在库的使用者与它的供方之间构成了一个特殊的类型安全的界面；高效意味着与手工写出的C代码相比，这种库的使用不会给用户强加明显的运行时间上或空间上的额外开销。　　《C++程序设计语言（第1-3部分）（英文版 第4版）》介绍的是完整的C++语言。从第1章到第10章是一个教材式的导引，第11章到第13章展现的是一个有关设计和软件开发问题的讨论，最后包含了完整的C++参考手册。自然，在原来版本之后新加入的特征和变化已成为这个展示的有机组成部分。这些特征包括：经过精化后的重载解析规则和存储管理功能，以及访问控制机制、类型安全的连接、const和static成员函数、抽象类、多重继承、模板和异常处理。　　C++是一个通用的程序设计语言，其核心应用领域是最广泛意义上的系统程序设计。此外，C++还被成功地用到许多无法称为系统程序设计的应用领域中。从最摩登的小型计算机到最大的超级计算机上，以及几乎所有操作系统上都有C++的实现。因此，《C++程序设计语言（第1-3部分）（英文版 第4版）》描述的是C++语言本身，并不想试着去解释任何特殊的实现、程序设计环境或者库。　　《C++程序设计语言（第1-3部分）（英文版 第4版）》中给出的许多类的示例虽然都很有用，但也还是应该归到“玩具”一类。与在完整的精益求精的程序中做解释相比，这里所采用的解说风格能更清晰地呈现那些具有普遍意义的原理和极其有用的技术，在实际例子中它们很容易被细节所淹没。这里给出的大部分有用的类，如链接表、数组、字符串、矩阵、图形类、关联数组等，在广泛可用的各种商品和非商品资源中，都有可用的“防弹”和/或“金盘”版本。那些“具有工业强度”的类和库中的许多东西，实际上不过是在这里可以找到的玩具版本的直接或间接后裔。　　与第1版相比，这一版更加强调《C++程序设计语言（第1-3部分）（英文版 第4版）》在教学方面的作用。然而，这里的叙述仍然是针对有经验的程序员，并努力不去轻视他们的智慧和经验。有关设计问题的讨论有了很大的扩充，作为对读者在语言特征及其直接应用之外的要求的一种回应。技术细节和精确性也有所增强。特别是，这里的参考手册表现了在这个方向上多年的工作。我的目标是提供一本具有足够深度的书籍，使大部分程序员能在多次阅读中都有所收获。换句话说，这《C++程序设计语言（第1-3部分）（英文版 第4版）》给出的是C++语言，它的基本原理，以及使用时所需要的关键性技术。欢迎欣赏！　　致谢除了在第1版前言的致谢里所提到的人们之外，我还要感谢AlAho、SteveBuroff、JimCoplien、TedGoldstein、TonyHansen、LorraineJuhl、PeterJuhl、BrianKernighan、AndrewKoenig、BillLeggett、WarrenMontgomery、MikeMowbray、RobMurray、JonathanShopiro、MikeVilot和PeterWeinberger，他们对第2版的初稿提出了许多意见。许多人对C++从1985年到1991年的开发有很大影响，我只能提及其中几个：AndrewKoenig，BrianKernighan，DougMcIlroy和JohathanShopiro。还要感谢参考手册“外部评阅”的许多参与者，以及在X3J16的整个第一年里一直在其中受苦的人们。　　BjarneStroustrup于新泽西默里山第1版前言语言磨砺了我们思维的方式，也决定着我们思考的范围。　　—B.L.WhorfC++是一种通用的程序设计语言，其设计就是为了使认真的程序员工作得更愉快。除了一些小细节之外，C++是C程序设计语言的一个超集。C++提供了C所提供的各种功能，还为定义新类型提供了灵活而有效的功能。程序员可以通过定义新类型，使这些类型与应用中的概念紧密对应，从而把一个应用划分成许多容易管理的片段。这种程序构造技术通常被称为数据抽象。某些用户定义类型的对象包含着类型信息，这种对象就可以方便而安全地用在那种对象类型无法在编译时确定的环境中。使用这种类型的对象的程序通常被称为是基于对象的。如果用得好，这些技术可以产生出更短、更容易理解，而且也更容易管理的程序。　　C++里的最关键概念是类。一个类就是一个用户定义类型。类提供了对数据的隐藏，数据的初始化保证，用户定义类型的隐式类型转换，动态类型识别，用户控制的存储管理，以及重载运算符的机制等。在类型检查和表述模块性方面，C++提供了比C好得多的功能。它还包含了许多并不直接与类相关的改进，包括符号常量、函数的在线替换、默认函数参数、重载函数名、自由存储管理运算符，以及引用类型等。C++保持了C高效处理硬件基本对象（位、字节、字、地址等）的能力。这就使用户定义类型能够在相当高的效率水平上实现。　　C++及其标准库也是为了可移植性而设计的。当前的实现能够在大多数支持C的系统上运行。C的库也能用于C++程序，而且大部分支持C程序设计的工具也同样能用于C++。　　《C++程序设计语言（第1-3部分）（英文版 第4版）》的基本目标就是帮助认真的程序员学习这个语言，并将它用于那些非平凡的项目。书中提供了有关C++的完整描述，许多完整的例子，以及更多的程序片段。　　致谢如果没有许多朋友和同事持之以恒的使用、建议和建设性的批评，C++绝不会像它现在这样成熟。特别地，TomCargill、JimCoplien、StuFeldman、SandyFraser、SteveJohnson、BrianKernighan、BartLocanthi、DougMcIlroy、DennisRechie、LarryRosler、JerrySchwarz和JonShopiro对语言发展提供了重要的思想。DavePresotto写出了流I/O库的当前实现。　　此外，还有几百人对C++及其编译器的开发做出了贡献：给我提出改进的建议，描述所遇到的问题，告诉我编译中的错误等。我只能提及其中的很少几位：GaryBishop，AbdrewHume，TomKarzes，VictorMilenkovic，RobMurray，LeonieRose，BrianSchmult和GaryWalker。　　许多人在《C++程序设计语言（第1-3部分）（英文版 第4版）》的撰写过程中为我提供了帮助，特别值得提出的是JonBentley、LauraEaves、BrianKernighan、TedKowalski、SteveMahaney、JonShopiro，以及参加1985年7月26~27日俄亥俄州哥伦布贝尔实验室C++课程的人们。　　BjarneStroustrup于新泽西默里山



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