STL源码剖析 编程语言与程序设计 华中科技大学出版社 STL源码剖析 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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侯捷 著

图书标签:

• C++
• STL
• 源码
• 数据结构
• 算法
• 编程
• 华中科技大学出版社
• 程序设计
• 源码剖析
• 容器
• 迭代器

店铺： 北京环球视图图书专营店

出版社： 华中科技大学出版社

ISBN：9787560926995

商品编码：26752520393

包装：平装

开本：16开

出版时间：2002-06-01

用纸：胶版纸

页数：493

字数：6000000

正文语种：中文

编辑

适读人群 ：程序员、编程爱好者
　　剖析名家代码揭秘源码实现算法的过程

内容简介

　　 《STL源码剖析》所呈现的源码，使你踏上了基度山岛。源码之前了无秘密，你将看到vector的实现、list的实现、heap的实现、deque的实现、RedBlack tree的实现、hashtable的实现、set/map的实现；你将看到各种算法（排序、查找、排列组合、数据移动与复制技术）的实现；你甚至能够看到底层的memorypook和高阶抽象的traits机制的实现。

作者简介

　　侯俊杰（1961年9月28日－），笔名侯捷，知名电脑技术专栏作家，致力于电脑技术之扎根工作，文章兼具科技之长与灵性之美，有读者的评语是“比作家更工程师，比工程师更作家”。大同国中、师大附中、交通大学土木系毕业、清华大学动力机械研究所硕士。曾任职工研院机械所与电通所，曾在元智大学授课，近年来多从事两岸学术交流工作。他的妻子美静是一名钢琴师，侯俊杰说他自己“嗜咖啡。妻严不能常得”。

目录

前言
第1章 STL概论与版本简介
第2章 空间配置器（allocator）
第3章 迭代器（iterators）概念与traits编程技法
第4章 序列式容器（sequence containers）
第5章 关联式容器（associattive containers）
第6章 算法（algorithms）
第7章 仿函数（functors，另名 函数对象function objects）
第8章 配接器（adapters）
附录A 参考书籍与读物
附录B 候捷网站（本书支持站点简介）
附录C STLPort 的移植经验（by孟岩）
索引

前言/序言

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C++标准模板库（STL）深入解析：构建高效、优雅的现代软件 在当今软件开发领域，C++依然是构建高性能、大规模系统的基石。而C++标准模板库（STL）更是这门语言的核心，它提供了一套高度抽象、可复用且高效的组件，极大地简化了开发者的工作，提升了代码质量和开发效率。本书旨在带领读者深入STL的内部世界，探究其精妙的设计思想、底层的实现机制以及各种组件的最佳实践应用，从而帮助开发者构建更加健壮、优雅且富有竞争力的软件。 为何深入STL？ 许多开发者在使用STL时，仅仅停留在API的层面，知道如何调用 `vector` 的 `push_back`，如何使用 `map` 来存储键值对，或者如何通过 `sort` 来排序。然而，这种“知其然，不知其所以然”的使用方式，往往会在遇到性能瓶颈、内存泄漏，或是需要进行更复杂的设计时，显得捉襟见肘。 深入理解STL的源码，能够带来以下显著益处： 性能优化： 了解STL容器的底层实现，例如数组的动态扩容策略、树形结构的平衡机制、哈希表的冲突解决方式等，可以帮助开发者在特定场景下选择最合适的容器，或者通过调整STL的使用方式来获得极致的性能。例如，理解 `vector` 在插入元素时可能触发的内存重分配和拷贝开销，可以指导我们在预知容量时提前 `reserve`，避免不必要的性能损耗。 内存管理： STL容器的内存分配和释放机制是其性能和稳定性的关键。深入源码，可以帮助我们理解STL是如何管理内存的，如何避免内存泄漏，以及在需要精细控制内存时，如何自定义内存分配器。 算法的精髓： STL提供的算法库，如排序、查找、遍历等，是其强大之处。理解这些算法的实现原理，例如快速排序、归并排序、二分查找等，不仅能让我们更好地使用它们，更能激发我们设计和实现更高效算法的灵感。 设计模式与范式： STL的设计哲学蕴含了大量的优秀设计模式，如模板元编程、迭代器模式、适配器模式、工厂模式等。通过分析STL的源码，读者可以学习到这些模式如何在实际中得到应用，从而在自己的设计中信手拈来。 问题排查与调试： 当程序出现异常，特别是与STL相关的内存错误或性能问题时，深入的源码理解能够帮助开发者快速定位问题根源，做出正确的判断和修复。 提升编程素养： STL是C++语言精髓的体现之一。学习STL的源码，就是学习C++最先进、最实用的编程技巧和设计思想，能够极大地提升开发者的编程素养和技术深度。 本书将带你探索什么？ 本书将以一种系统、深入的方式，带领读者全面剖析STL的各个组成部分。我们将不仅仅停留在API的讲解，而是深入到每一个容器、每一个算法的内部实现，探究其设计哲学和技术细节。 一、 STL容器深度解析 序列容器 (Sequence Containers): `std::vector`: 深入理解其动态数组的实现，包括内存分配、扩容机制（扩容因子）、元素的插入与删除的效率分析，以及与C风格数组的对比。探讨 `reserve()` 和 `shrink_to_fit()` 的作用与时机。 `std::deque`: 剖析其双端队列的设计，如何通过分块管理实现高效的头尾插入删除，以及与 `vector` 在性能上的差异。 `std::list`: 详解双向链表的实现，理解其插入删除的O(1)复杂度，以及随机访问的低效性。 `std::forward_list`: 介绍单向链表的特点，以及其相对于 `list` 的内存和性能优势。 `std::array`: 分析定长数组的实现，了解其与C风格数组的异同，以及在现代C++中的应用。 关联容器 (Associative Containers): `std::set` / `std::multiset`: 深入讲解红黑树（Red-Black Tree）的实现，包括节点的插入、删除、查找以及自平衡机制。理解其有序性如何保证。 `std::map` / `std::multimap`: 同样基于红黑树，重点分析键值对的存储与检索，以及与 `set` 的区别。 无序关联容器 (Unordered Associative Containers): `std::unordered_set` / `std::unordered_multiset` / `std::unordered_map` / `std::unordered_multimap`: 详细介绍哈希表（Hash Table）的工作原理，包括哈希函数的设计、桶（bucket）的分配、冲突解决方法（如链式地址法、开放地址法）以及负载因子（load factor）对性能的影响。探讨如何自定义哈希函数。 二、 STL算法的精妙之处 遍历与生成算法: `for_each`, `transform`, `generate`, `iota` 等，理解它们如何与迭代器协同工作。 排序与搜索算法: `sort`, `stable_sort`, `partial_sort`, `nth_element`: 深入剖析排序算法（如 IntroSort）的内部实现，理解其稳定性以及对不同数据分布的适应性。 `binary_search`, `lower_bound`, `upper_bound`, `equal_range`: 讲解二分查找及其变种，理解其在有序序列上的高效性。 集合算法: `set_union`, `set_intersection`, `set_difference`, `set_symmetric_difference` 等，分析它们如何处理有序序列，以及其背后的逻辑。 数值算法: `accumulate`, `inner_product`, `partial_sum`, `adjacent_difference` 等，展示STL如何进行高效的数值计算。 比较与查找算法: `min`, `max`, `min_element`, `max_element`, `find`, `find_if` 等，以及比较函数的应用。 其他重要算法: `copy`, `move`, `fill`, `swap`, `reverse`, `rotate` 等，理解它们在数据搬移和重排上的作用。 三、 迭代器：STL的灵魂 迭代器分类: 输入迭代器、输出迭代器、前向迭代器、双向迭代器、随机访问迭代器，以及它们的特性和适用场景。 迭代器适配器: `reverse_iterator`, `move_iterator` 等，理解它们如何扩展迭代器的功能。 迭代器的性能: 分析不同类型迭代器在不同容器上的性能表现。 泛型编程与迭代器: 探讨迭代器如何实现STL算法的泛化，以及如何为自定义数据结构设计合适的迭代器。 四、 函数对象 (Functors) 与 Lambda 表达式 函数对象的概念与实现: 了解如何创建和使用函数对象，以及它们在STL算法中的作用。 `std::bind` 与 `std::function`: 介绍函数绑定和通用函数包装器的用法。 Lambda 表达式在STL中的应用: 学习如何利用Lambda表达式简化代码，使其更具表现力。 五、 内存管理与分配器 (Allocators) STL的默认内存分配器: 理解 `std::allocator` 的工作机制，以及它如何与操作系统进行交互。 自定义分配器: 学习如何编写自己的内存分配器，以满足特定场景下的性能或内存控制需求，例如对象池、内存池等。 内存管理策略: 探讨不同内存管理策略（如池化分配、预分配）对STL容器性能的影响。 六、 智能指针与STL `std::unique_ptr`, `std::shared_ptr`, `std::weak_ptr`: 学习如何安全地管理STL容器中的动态分配对象，避免内存泄漏。 智能指针与STL容器的结合: 探讨在容器中存储智能指针的常见模式和最佳实践。 七、 STL的实际应用与性能调优 场景分析: 针对不同的应用场景（如大数据处理、高并发服务、嵌入式系统），选择最合适的STL组件。 性能瓶颈识别与解决: 通过实例讲解如何分析STL相关的性能问题，并给出具体的调优方案。 STL的最佳实践: 总结STL使用的常见陷阱和经验法则，帮助开发者写出更高效、更健壮的代码。 STL与现代C++特性结合: 探讨C++11, C++14, C++17, C++20等新标准如何改进和扩展STL。 本书的目标读者： 希望深入理解C++语言核心的开发者。 正在使用STL，但希望提升其使用效率和解决复杂问题的开发者。 对数据结构与算法的底层实现感兴趣的学生和研究人员。 从事性能敏感型应用开发的工程师。 希望提升代码质量和设计能力的C++程序员。 通过本书的阅读，您将不再仅仅是STL的用户，而是能够洞悉其内部运作的“STL专家”。您将学会如何“阅读”STL的源码，理解其精妙的设计，并将其融会贯通到自己的开发实践中，构建出更加卓越的软件。

评分☆☆☆☆☆

说实话，起初我对这本书的期望值并没有那么高，以为它会是一本比较枯燥的源码解读。但读了几章之后，我彻底改变了看法。作者在讲解 STL 源码的过程中，并没有单纯地堆砌代码，而是将理论知识巧妙地融入其中。他会先讲解某个概念或某个数据结构的基本原理，然后再展示 STL 中是如何具体实现的。这种循序渐进的方式，让我这个 C++ 功底不算特别扎实的人也能跟得上。书中的图解也相当到位，很多复杂的逻辑通过清晰的图示得到了很好的说明，比如 iterator 的不同类型如何工作，以及各种算法在内存中的操作过程。我特别喜欢其中关于内存管理的部分，STL 在内存分配和回收上的考量非常细致，讲解了不同的内存池策略如何影响性能，这对于写出高效 C++ 程序至关重要。而且，作者并没有回避 STL 源码中的一些“陷阱”和“坑”，而是直言不讳地指出了其中的潜在问题和需要注意的地方。这让我觉得这本书非常真实、非常实用，不像有些书籍那样只报喜不报忧。

评分☆☆☆☆☆

这本书的阅读体验非常独特，它不像一本传统的教材，更多的是像一本经验丰富的“老兵”在分享他的“战场心得”。作者在剖析 STL 源码的过程中，并没有流于表面，而是深入到 C++ 的一些高级特性和设计模式。我尤其对书中关于“泛型编程”和“类型擦除”的讲解印象深刻。这些概念在 STL 的实现中起到了至关重要的作用，但对于很多初学者来说可能比较难以理解。作者通过大量的实例和代码片段，将这些复杂的概念一步步拆解，让我们能够清晰地看到 STL 是如何做到“一份代码，多种用途”的。而且，作者在讲解时，还经常会穿插一些关于 STL 历史演变和设计哲学的内容，这让我更加理解了 STL 为什么会设计成现在的样子，以及它在 C++ 标准库中的重要地位。阅读这本书，不仅仅是学习 STL 的实现，更是在学习一种“工程思维”，一种如何用 C++ 的强大特性去构建高效、灵活、可维护的程序的思维。

评分☆☆☆☆☆

这本书真是让我大开眼界！我一直以来都对 C++ 的 STL 库充满了好奇，但苦于找不到一本深入浅出、既有理论又有实践的书籍。偶然间发现了这本，简直就是为我量身定做的。它不仅仅是简单地罗列 STL 容器和算法的使用方法，而是真正地剖析了它们底层的实现原理。阅读这本书的过程，就像是跟着作者一步步走进 STL 的“心脏”，去观察它的脉搏跳动，理解它的运作机制。从动态分配内存的巧妙设计，到各种数据结构（如红黑树、链表）在容器中的应用，再到迭代器的工作方式，每一个细节都被作者娓娓道来。尤其是那些看似简单的算法，比如排序和查找，在书中被细致地解读了它们的效率是如何通过精妙的算法设计得以保证的。对于我这样一个热衷于代码优化的开发者来说，这本书带来的启发是无价的。我不再仅仅是 STL 的使用者，而是成为了一个更懂 STL 的使用者，能够根据实际需求选择最合适的容器和算法，甚至在某些情况下，可以借鉴 STL 的设计思想来改进自己的代码。这本书的价值，远超出了它本身的定价。

评分☆☆☆☆☆

我花了相当长的时间来消化这本书，它确实需要一点耐心和投入，但绝对是值得的。作者在讲解 STL 源码时，非常注重逻辑的严谨性和细节的准确性。他不会为了图省事而跳过一些关键的步骤，而是会将每一个版本的 STL 实现的精髓都挖掘出来。我印象最深刻的是关于 `std::deque` 的实现，它结合了块状数组和链表的优点，在插入和删除效率上达到了很好的平衡。作者通过大量的图示和代码分析，将 `deque` 复杂的内部结构剖析得淋漓尽致，让我对这个容器有了全新的认识。这本书不仅提供了“是什么”的答案，更重要的是提供了“为什么”的解释。它帮助我理解了 STL 设计者们的智慧，以及他们是如何在性能、灵活性和易用性之间做出权衡的。对于想要成为一名资深 C++ 程序员的人来说，这本书无疑是打下坚实基础的绝佳选择，它能够帮助你从“代码使用者”蜕变为“代码创造者”。

评分☆☆☆☆☆

这绝对是一本能够提升你 C++ 编程内功的宝典！我之前写 C++ 程序，虽然也能用 STL，但总感觉“知其然不知其所以然”。这本书就像一个神奇的“万花筒”，将 STL 内部隐藏的精妙世界展现在我面前。作者对 C++ 语言特性和 STL 设计思想的理解极其深刻，他能够将那些抽象的概念，比如模板元编程、RAII 原则等，用通俗易懂的方式解释清楚，并与 STL 的具体实现联系起来。我看这本书最大的收获是，理解了 STL 容器的“背后”到底发生了什么。比如，为什么 `std::vector` 的插入和删除在某些位置效率很低，而 `std::list` 则相反；为什么 `std::map` 和 `std::set` 能够保持有序，它们底层的树结构是如何工作的。这些知识不仅让我能够更好地使用 STL，更重要的是，它拓展了我对数据结构和算法的理解。我开始思考，在设计自己的数据结构时，应该从哪些角度去优化，可以借鉴 STL 的哪些思想。这本书，绝对是每一个想要在 C++ 领域深入发展的程序员必备的参考书。