深度探索C++對象模型 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[美] Stanley B.Lippman（斯坦利·B.李普曼） 著，侯捷 譯

圖書標籤:

• C++
• 對象模型
• 內存管理
• 指針
• 類
• 繼承
• 多態
• 虛函數
• 構造函數
• 對象布局
• 底層原理

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121149528

版次：1

商品編碼：10909788

品牌：Broadview

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2012-01-01

用紙：膠版紙

頁數：356

字數：534000

正文語種：中文

編輯推薦

　　如果你是一位C++程序員，渴望對於底層知識獲得一個完整的瞭解，那麼本書正適閤你。

內容簡介

　　作者Lippman參與設計瞭全世界套C++編譯程序cfront，這本書就是一位偉大的C++編譯程序設計者嚮你闡述他如何處理各種explicit（明確齣現於C++程序代碼中）和implicit（隱藏於程序代碼背後）的C++語意。
　　《深度探索C++對象模型》專注於C++麵嚮對象程序設計的底層機製，包括結構式語意、臨時性對象的生成、封裝、繼承，以及虛擬——虛擬函數和虛擬繼承。這《深度探索C++對象模型》讓你知道：一旦你能夠瞭解底層實現模型，你的程序代碼將獲得多麼大的效率。Lippman澄清瞭那些關於C++額外負荷與復雜度的各種錯誤信息和迷思，但也指齣其中某些成本和利益交換確實存在。他闡述瞭各式各樣的實現模型，指齣它們的進化之道及其本質因素。書中涵蓋瞭C++對象模型的語意暗示，並指齣這個模型是如何影響你的程序的。

目錄

本立道生（侯捷 譯序）
前言（Stanley B. Lippman）
第0章 導讀（譯者的話）
第1章 關於對象（Object Lessons）
加上封裝後的布局成本（Layout Costs for Adding Encapsulation）
1.1　C++對象模式（The C++ Object Model）
簡單對象模型（A Simple Object Model）
錶格驅動對象模型（A Table-driven Object Model）
C++對象模型（The C++ Object Model）
對象模型如何影響程序（How the Object Model Effects Programs）
1.2 關鍵詞所帶來的差異（A Keyword Distinction）
關鍵詞的睏擾
策略性正確的struct（The Politically Correct Struct）
1.3 對象的差異（An Object Distinction）
指針的類型（The Type of a Pointer）
加上多態之後（Adding Polymorphism）
第2章 構造函數語意學（The Semantics of Constructors）
2.1 Default Constructor的構造操作
“帶有Default Constructor”的Member Class Object
“帶有Default Constructor”的Base Class
“帶有一個Virtual Function”的Class
“帶有一個Virtual Base Class”的Class
總結
2.2 Copy Constructor的構造操作
Default Memberwise Initialization
Bitwise Copy Semantics（位逐次拷貝）
不要Bitwise Copy Semantics！
重新設定Virtual Table的指針
處理Virtual Base Class Subobject
2.3 程序轉化語意學（Program Transformation Semantics）
顯式的初始化操作（Explicit Initialization）
參數的初始化（Argument Initialization）
返迴值的初始化（Return Value Initialization）
在使用者層麵做優化（Optimization at the User Level）
在編譯器層麵做優化（Optimization at the Compiler Level）
Copy Constructor：要還是不要？
摘要
2.4 成員們的初始化隊伍（Member Initialization List）
第3章 Data語意學（The Semantics of Data）
3.1 Data Member的綁定（The Binding of a Data Member）
3.2 Data Member的布局（Data Member Layout）
3.3 Data Member的存取
Static Data Members
Nonstatic Data Members
3.4 “繼承”與Data Member
隻要繼承不要多態（Inheritance without Polymorphism）
加上多態（Adding Polymorphism）
多重繼承（Multiple Inheritance）
虛擬繼承（Virtual Inheritance）
3.5 對象成員的效率（Object Member Efficiency）
3.6 指嚮Data Members的指針（Pointer to Data Members）
“指嚮Members的指針”的效率問題
第4章 Function語意學（The Semantics of Function）
4.1 Member的各種調用方式
Nonstatic Member Functions（非靜態成員函數）
Virtual Member Functions（虛擬成員函數）
Static Member Functions（靜態成員函數）
4.2 Virtual Member Functions（虛擬成員函數）
多重繼承下的Virtual Functions
虛擬繼承下的Virtual Functions
4.3 函數的效能
4.4 指嚮Member Function的指針（Pointer-to-Member Functions）
支持“指嚮Virtual Member Functions”的指針
在多重繼承之下，指嚮Member Functions的指針
“指嚮Member Functions之指針”的效率
4.5 Inline Functions
形式參數（Formal Arguments）
局部變量（Local Variables）
第5章 構造、析構、拷貝語意學（Semantics of Construction,
Destruction, and Copy）
純虛函數的存在（Presence of a Pure Virtual Function）
虛擬規格的存在（Presence of a Virtual Specification）
虛擬規格中const的存在
重新考慮class的聲明
5.1 “無繼承”情況下的對象構造
抽象數據類型（Abstract Data Type）
為繼承做準備
5.2 繼承體係下的對象構造
虛擬繼承（Virtual Inheritance）
vptr初始化語意學（The Semantics of the vptr Initialization）
5.3 對象復製語意學（Object Copy Semantics）
5.4 對象的效能（Object Efficiency）
5.5 析構語意學（Semantics of Destruction）
第6章 執行期語意學（Runtime Semantics）
6.1 對象的構造和析構（Object Construction and Destruction）
全局對象（Global Objects）
局部靜態對象（Local Static Objects）
對象數組（Array of Objects）
Default Constructors和數組
6.2 new和delete運算符
針對數組的new語意
Placement Operator new的語意
6.3 臨時性對象（Temporary Objects）
臨時性對象的迷思（神話、傳說）
第7章 站在對象模型的尖端（On the Cusp of the Object Model）
7.1 Template
Template的“實例化”行為（Template Instantiation）
Template的錯誤報告（Error Reporting within a Template）
Template中的名稱決議法（Name Resolution within a Template）
Member Function的實例化行為（Member Function Instantiation）
7.2 異常處理（Exception Handling）
Exception Handling快速檢閱
對Exception Handling的支持
7.3 執行期類型識彆（Runtime Type Identification，RTTI）
Type-Safe Downcast（保證安全的嚮下轉換操作）
Type-Safe Dynamic Cast（保證安全的動態轉換）
References並不是Pointers
Typeid運算符
7.4 效率有瞭，彈性呢？
動態共享函數庫（Dynamic Shared Libraries）
共享內存（Shared Memory）

精彩書摘

　　Member Function的實例化行為（Member Function Instantiation）對於template的支持，最睏難的莫過於template function的實例化（instantiation）。目前的編譯器提供瞭兩個策略：一個是編譯時期策略，程序代碼必須在program text file中備妥可用； 另一個是鏈接時期策略，有一些meta.compilation工具可以導引編譯器的實例化行為（instantiation）。
　　下麵是編譯器設計者必須迴答的三個主要問題：
　　1.編譯器如何找齣函數的定義？
　　答案之一是包含template program text file，就好像它是一個header文件一樣。
　　Borland編譯器就遵循這個策略。另一種方法是要求一個文件命名規則，例如，我們可以要求，在Point.h文件中發現的函數聲明，其template program text一定要放置於文件Point.C或Point.cpp中，依此類推。cfront就遵循這個策略。Edison DesignGroup編譯器對這兩種策略都支持。
　　2.編譯器如何能夠隻實例化程序中用到的member functions？
　　解決辦法之一就是，根本忽略這項要求，把一個已經實例化的class的所有member functions都産生齣來。Borland就是這麼做的——雖然它也提供#pragmas讓你壓製（或實例化）特定實例。另一種策略就是模擬鏈接操作，檢測看看哪一個函數真正需要，然後隻為它（們）産生實例。cfront就是這麼做的。Edison DesignGroup編譯器對這兩種策略都支持。
　　3.編譯器如何阻止member definitions在多個.o文件中都被實例化呢？
　　解決辦法之一就是産生多個實例，然後從鏈接器中提供支持，隻留下其中一個實例，其餘都忽略。另一個辦法就是由使用者來導引“模擬鏈接階段”的實例化策略，決定哪些實例（instances）纔是所需求的。
　　目前，不論是編譯時期還是鏈接時期的實例化（instantiation）策略，均存在以下弱點：當template實例被産生齣來時，有時候會大量增加編譯時間。很顯然，這將是template functions第一次實例化時的必要條件。然而當那些函數被非必要地再次實例化，或是當“決定那些函數是否需要再實例化”所花的代價太大時，編譯器的錶現令人失望！
　　C++支持template的原始意圖可以想見是一個由使用者導引的自動實例化機製（use—directed automatic instantiation mechanism），既不需要使用者的介入，也不需要相同文件有多次的實例化行為。但是這已被證明是非常難以達成的任務，比任何人此刻所能想象的還要難（請參考[S7ROUP94]）。ptlink，隨著cfront 3.0版所附的原始實例化工具，提供瞭一個由使用者驅動的自動實例化機製（use—drivenautomatic instantiation mechanism），但它實在太復雜瞭，即使是久經世故的人也沒法一下子瞭解。
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前言/序言

《代碼的藝術：C++底層實踐與性能優化》 引言： 在軟件開發的世界裏，C++以其強大的性能、靈活的內存管理以及對底層硬件的精細控製，始終占據著舉足輕重的地位。然而，這強大的背後，隱藏著復雜的概念和深刻的原理。許多開發者在日常的C++編程中，習慣於使用高層抽象，卻對語言的內在機製知之甚少，這往往導緻性能瓶頸的齣現、內存泄漏的發生，以及難以調試的怪異行為。 《代碼的藝術：C++底層實踐與性能優化》並非一本簡單的C++語法手冊，也不是一本泛泛而談的設計模式集。它是一本深入剖析C++語言底層機製，並在此基礎上指導開發者如何寫齣更高效、更健壯、更易於維護的代碼的實踐指南。本書的目標是讓開發者能夠“知其然，更知其所以然”，理解C++在運行時究竟發生瞭什麼，從而在麵對復雜問題時，能夠從根源上找到解決方案，並能夠主動地進行性能調優，發掘C++的極緻潛力。 本書核心內容概覽： 本書將帶領讀者一步步揭開C++的麵紗，從最基礎的內存布局開始，逐步深入到各個復雜的語言特性，並探討如何在實際開發中有效地利用這些知識來提升代碼質量。 第一部分：內存的奧秘與對象的布局 內存模型與地址空間： 深入理解程序的內存布局，包括棧（Stack）、堆（Heap）、靜態/全局區（Static/Global Area）以及代碼區（Code Area）。 棧幀（Stack Frame）的構成與生命周期，函數調用、返迴以及局部變量的存儲機製。 堆內存的管理，`malloc`、`free`、`new`、`delete`的底層原理，以及內存分配器（Memory Allocator）的工作方式。 全局變量和靜態變量的初始化順序和生命周期。 理解不同平颱下內存對齊（Memory Alignment）的影響，以及它如何影響數據訪問效率和存儲空間。 對象在內存中的形態： POD（Plain Old Data）類型： 剖析C風格結構體和類，理解其在內存中的直接映射關係。 非POD類型： 成員變量的存儲： 討論不同類型成員（基本類型、指針、引用、自定義對象）在內存中的布局順序，以及編譯器可能進行的優化（如成員重排）。 虛函數與虛錶（vtable）： 深入理解虛函數的工作原理，虛錶的創建、查找和調用過程。分析虛函數帶來的內存開銷，以及如何在性能敏感場景下權衡使用。 繼承與內存布局： 分析單繼承、多重繼承、虛擬繼承（Virtual Inheritance）情況下基類和派生類對象在內存中的布局。理解虛擬繼承引入的額外開銷。 類大小的計算： 詳細講解如何準確計算一個類在內存中所占用的字節數，包括成員變量、vptr（虛指針）以及可能的填充字節（Padding）。 第二部分：構造、析構與生命周期管理 構造函數的深入解析： 默認構造函數、拷貝構造函數、移動構造函數、參數構造函數： 理解它們在不同場景下的調用時機和作用。 初始化列錶（Initializer List）： 強調初始化列錶的優勢，尤其是在初始化成員變量（特彆是引用和const成員）以及基類部分時的必要性。 成員初始化順序： 明確成員變量的初始化順序總是按照它們在類定義中的聲明順序進行，與初始化列錶中順序無關。 對象構造過程的原子性： 理解一個完整對象的構造是一個連續的過程，異常情況下如何保證對象的有效性。 析構函數的職責與陷阱： 析構函數的調用時機： 理解何時調用析構函數（對象生命周期結束時）。 虛析構函數的重要性： 詳細闡述在涉及多態的場景下，使用虛析構函數的必要性，以防止內存泄漏和資源未釋放。 資源管理（RAII）： 深入探討RAII（Resource Acquisition Is Initialization）這一核心C++設計思想，通過構造函數獲取資源，析構函數釋放資源，自動化管理對象生命周期。 對象銷毀過程： 分析對象銷毀時成員變量、基類部分以及其他資源的釋放順序。 拷貝與移動語義的精妙： 拷貝構造函數與賦值運算符重載： 深入理解深拷貝（Deep Copy）與淺拷貝（Shallow Copy）的區彆，以及在資源管理中的關鍵作用。 移動構造函數與移動賦值運算符： 講解C++11引入的移動語義，如何通過“竊取”資源來避免昂貴的拷貝操作，從而顯著提升性能，特彆是在處理大量數據或動態分配的資源時。 通用引用（Forwarding References）與完美轉發（Perfect Forwarding）： 結閤移動語義，講解如何利用通用引用和完美轉發來實現對參數的“原樣”傳遞，在泛型編程和高階函數中至關重要。 第三部分：函數調用、類型轉換與運行時行為 函數調用機製的底層探秘： 函數調用約定（Calling Convention）： 簡單介紹不同平颱和編譯器可能使用的函數調用約定，如`cdecl`、`stdcal`等，以及它們在參數傳遞和棧幀管理上的差異。 參數傳遞： 按值傳遞、按引用傳遞、按指針傳遞的性能差異，以及編譯器可能進行的優化（如寄存器傳遞）。 內聯函數（Inline Functions）： 深入理解內聯函數的原理，編譯器如何選擇性地進行內聯，以及內聯帶來的性能收益和潛在的負麵影響（如代碼膨脹）。 C++的類型轉換： 隱式類型轉換： 分析編譯器自動進行的類型轉換，潛在的精度損失和性能影響。 顯式類型轉換（C風格與C++風格）： `static_cast`：用於非多態類型之間的安全轉換。 `dynamic_cast`：用於多態類型之間的安全轉換，涉及運行時類型信息（RTTI）的開銷。 `reinterpret_cast`：低級轉換，用於指針、整型之間的轉換，不安全，需謹慎使用。 `const_cast`：用於去除或添加`const`屬性，需格外小心。 RTTI（Run-Time Type Information）： 講解RTTI的原理，`typeid`操作符，以及`dynamic_cast`如何依賴RTTI，並討論RTTI帶來的性能開銷。 異常處理機製： 異常的拋齣與捕獲： 理解異常的傳播機製。 棧展開（Stack Unwinding）： 詳細分析當異常被拋齣時，棧是如何一步步展開的，以及在此過程中析構函數如何被調用以釋放資源。 異常安全（Exception Safety）： 講解不同的異常安全保證級彆（基本保證、強保證、無異常保證），以及如何在代碼中實現異常安全，避免資源泄露和狀態不一緻。 第四部分：麵嚮對象高級特性與性能優化實踐 模闆元編程（Template Metaprogramming）的威力： 模闆在編譯時期的計算： 演示如何利用模闆在編譯時執行計算，生成更優化的代碼。 類型萃取（Type Traits）： 講解如何使用模闆工具檢查類型的屬性。 SFINAE（Substitution Failure Is Not An Error）： 深入理解SFINAE機製，如何利用它來根據類型選擇不同的模闆實現，實現更精細化的代碼生成。 多綫程與並發編程的挑戰： 綫程安全（Thread Safety）： 討論共享數據訪問的競態條件（Race Condition）。 同步原語： 互斥鎖（Mutex）、讀寫鎖（Read-Write Lock）、條件變量（Condition Variable）等的使用和底層原理。 原子操作（Atomic Operations）： 介紹C++11提供的原子類型和操作，以及它們如何在無鎖（Lock-Free）情況下實現綫程安全。 內存模型（Memory Model）與可見性（Visibility）： 深入理解C++11內存模型，以及不同平颱下內存可見性的問題，如何保證跨綫程的數據一緻性。 性能優化的藝術： 理解性能瓶頸： 使用性能分析工具（Profiler）識彆程序的性能瓶頸。 算法與數據結構的優化： 強調選擇閤適算法和數據結構對性能的決定性影響。 局部性原理（Locality of Reference）： 緩存（Cache）的工作原理，數據局部性對性能的影響，以及如何通過優化內存布局和訪問模式來提升緩存命中率。 避免不必要的開銷： 減少虛函數調用、異常拋齣、不必要的對象拷貝和內存分配。 現代C++特性在性能優化中的應用： 如何利用右值引用、智能指針、lambda錶達式、`constexpr`等現代C++特性來編寫高效的代碼。 結論： 《代碼的藝術：C++底層實踐與性能優化》不僅僅是一本書，它是一種編程思維的啓濛。通過深入理解C++的底層機製，開發者將能夠擺脫“黑盒”式的編程，真正掌握這門強大語言的核心。本書旨在培養讀者分析問題、解決問題、優化代碼的獨立思考能力，從而在日益復雜的軟件開發環境中，寫齣更卓越、更具競爭力的C++代碼。無論您是初涉C++的開發者，還是經驗豐富的工程師，本書都將為您提供寶貴的洞見，助您在C++的世界裏走得更遠，看得更深。

評分☆☆☆☆☆

評價四 對於像我這樣，在C++領域摸爬滾打多年的開發者來說，想要在技術上更進一步，往往需要一些能夠“點石成金”的指引。這本書恰恰就是這樣的存在。它沒有停留在教你如何寫某個特定的語法，而是深入到C++對象模型的底層機製。作者的講解方式非常有條理，從對象的誕生（構造）到消亡（析構），從數據的存儲到行為的實現，都做瞭詳盡的剖析。特彆是對於繼承和組閤的深入探討，它不僅僅是羅列概念，而是通過分析對象在內存中的結構，以及成員函數的調用流程，來解釋它們是如何在運行時工作的。我以前對多態的理解，僅停留在虛函數上，但這本書讓我明白瞭虛函數錶（vtable）的運作原理，以及它是如何實現多態性的。而且，作者還提到瞭不同編譯器在實現這些機製時的差異，這對於編寫跨平颱、高性能的代碼非常有幫助。我感覺這本書就像是一張C++對象模型的“藏寶圖”，指引我發現瞭那些隱藏在代碼之下的寶藏。它不僅提升瞭我對C++的理解深度，更重要的是，它激發瞭我對如何更優雅、更高效地使用C++的思考。

評分☆☆☆☆☆

評價五 這本書是一次令人驚嘆的C++對象模型探索之旅。我一直對C++的底層運行機製充滿好奇，而這本書恰好滿足瞭我的求知欲。作者以極其清晰的邏輯，將C++對象模型的復雜性抽絲剝繭般地呈現齣來。我印象最深刻的是，他對不同函數調用約定（calling conventions）的講解，以及它們如何影響函數參數的傳遞和棧幀的構建，這讓我對函數調用的實際過程有瞭更深入的理解。此外，書中關於內存模型、對齊原則、以及編譯器優化對對象布局的影響，都進行瞭詳細的闡述。我曾經在調試一些內存相關的bug時感到束手無策，但讀瞭這本書之後，我開始能夠通過分析對象的內存布局，來推斷齣問題的根源。作者的寫作風格嚴謹而不失生動，他善於用形象的比喻和精煉的代碼片段來解釋抽象的概念，使得學習過程不再枯燥。讀這本書，感覺就像是在和一位經驗豐富的C++專傢進行深度交流，你不僅能學到知識，更能獲得一種解決問題的思路和方法。它讓我對C++這門語言的敬畏之心油然而生，同時也讓我對未來如何寫齣更高質量的代碼充滿瞭信心。

評分☆☆☆☆☆

評價一 這本書簡直把我對C++的理解顛覆瞭，尤其是在對象模型這一塊。過去我總覺得C++的對象模型是個黑箱，雖然能用，但總覺得抓不住核心。讀完這本書，我纔恍然大悟，原來它背後的機製是如此的精巧和高效。作者通過大量的圖示和代碼示例，將那些抽象的概念一一具象化，讓我不再畏懼虛函數、多重繼承、模闆元編程這些曾經讓我頭疼的玩意兒。特彆是關於對象布局、內存分配、以及不同編譯器如何實現這些特性時，我仿佛看到瞭C++語言在底層是如何運作的。最讓我印象深刻的是，它並沒有僅僅停留在“是什麼”的層麵，而是深入到“為什麼”和“怎麼做”，引導讀者去思考如何寫齣更優美、更高效、更符閤C++設計哲學的代碼。讀這本書的過程，就像是在玩一個精妙的機械裝置，每解開一個齒輪，都能體會到設計的智慧。我之前在工作中遇到的很多性能瓶頸和難以調試的問題，在這本書的啓發下，都有瞭新的解決思路。強烈推薦給所有想要深入理解C++，並且希望將技術推嚮更高層次的開發者。

評分☆☆☆☆☆

評價三 這是一本能讓你“脫胎換骨”的學習C++的書。我曾經花瞭很多時間去學習C++的各種語法和特性，但總感覺自己隻是在“使用”C++，而不是真正“理解”它。這本書的齣現，徹底改變瞭我的看法。它沒有泛泛而談，而是聚焦於C++對象模型的精髓，從最基礎的對象內存布局開始，層層遞進，講解瞭構造函數、析構函數、拷貝構造函數、賦值運算符重載等核心概念背後的實現原理。尤其令我驚嘆的是，作者對於不同類型對象在內存中的錶現，以及編譯器如何進行優化，都有著非常細緻的闡述。我之前對一些“魔法般”的C++行為感到睏惑，比如為什麼某些拷貝操作比預期的要慢，或者為什麼會齣現一些看似不閤理的內存訪問。這本書就像一把鑰匙，為我打開瞭這些謎團的大門。它讓我明白瞭，很多時候，我們編寫的代碼，最終都會被編譯成一係列底層的內存操作和函數調用，而理解這些底層邏輯，對於寫齣高質量、高性能的C++代碼至關重要。這本書的價值，在於它讓你從“知其然”上升到“知其所以然”，從而真正掌握C++這門語言。

評分☆☆☆☆☆

評價二 這本書真的不是一本普通的技術書，它更像是一本武林秘籍，裏麵藏著C++內力的修煉心法。剛開始翻開的時候，我以為隻是又一本講解C++語法的書，但很快我就發現自己錯瞭。作者並沒有在錶麵功夫上多做停留，而是直指C++的靈魂——對象模型。他把那些看似高深的理論，用一種極其通俗易懂的方式講瞭齣來。比如，他對繼承和多態的解釋，不再是簡單的文字描述，而是通過詳細的對象內存布局和函數調用過程來展現，讓我瞬間理解瞭虛函數錶（vtable）和運行時類型信息（RTTI）的真正含義。還有關於“this”指針的講解，我過去隻是知道它指嚮當前對象，但這本書讓我明白瞭它在不同場景下是如何工作的，以及它與成員函數的調用機製之間的緊密聯係。我特彆喜歡作者那種循序漸進的講解方式，每深入一層，都會讓你對C++有新的認知。讀完之後，我感覺自己看待C++代碼的眼光都變瞭，不再是孤立地看一個個函數和類，而是能夠從更宏觀、更底層的角度去審視它們的設計。這本書給我帶來的不僅僅是知識，更是一種對C++工程實踐的深刻反思。

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經典書籍，學習c++原理的好書

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太陽公公米糕 粘米糕加上鹹蛋黃 也不錯

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非常好很專業很有用

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同事評價很高呢，早點看完。

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可以可以看起來不錯的樣子哦

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可以可以可以可以可以。。

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還可以吧，字數限製。

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哈哈哈紅紅火火恍恍惚惚

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