C++標準庫：學習教本與參考工具（第二版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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　　C++標準庫提供一整套用途廣泛的classes和interfaces，大大擴充瞭C++語言。然而這個巨大的産品無法自帶完善的解釋。為能夠完整使用其所有組件並受惠於其強大威力，你需要一個好教本，它必須比僅隻列齣classes和其functions多得多。

　　《C++標準庫-學習教本與參考手冊 第二版》談的是與最新ANSI/ISO C++ Standard (C++11) 結閤的標準庫。本書為標準庫的每一組件提供範圍廣泛的說明，包括目的與設計之介紹，復雜觀念之清晰描述，必要之編程細節，陷阱之歸納整理，關鍵classes與functions之精確宣告和定義，以及為數眾多且有效運行之程式碼。具體而言，本書專注於標準模闆庫（Standard Template Library, STL)，詳細盤查瞭其中的容器（containers）、迭代器（iterators）、函式物件（function objects）和STL演算法（algorithms）。

　　本書涵蓋C++11標準庫的所有新組件，包括：

　　‧Concurrency
　　‧Fractional Arithmetic
　　‧Clocks and timers
　　‧Tuples
　　‧New STL containers
　　‧New STL algorithms
　　‧New smart pointers
　　‧New locale facets
　　‧Random numbers and distributions
　　‧Type traits and utilities
　　‧Regular expressions

　　本書也診察瞭新的C++編程風貌和它對標準庫的影響，包括lambdas, range-based for loops, move semantics和variadic templates.

　　本書官網是www.cppstdlib.com，你可以在其中找到本書的範例程式碼。

C++標準庫：學習教本與參考工具（第二版） 內容詳盡介紹 本書是為C++開發者量身打造的權威指南，旨在深入剖析C++標準庫的每一個關鍵組件。作為一本集學習性與參考性於一體的工具書，它不僅詳細闡述瞭標準庫的設計哲學和演進曆程，更提供瞭詳盡的代碼示例和實戰技巧，確保讀者能夠高效、準確地運用標準庫來構建健壯、高性能的應用程序。 第一部分：基礎與核心概念 本書首先奠定瞭堅實的理論基礎，詳細介紹瞭C++標準庫的整體架構、命名空間（`std`）、內存管理模型以及類型係統。 1. C++語言與標準庫的交互： 深入探討瞭C++語言特性如何與標準庫緊密結閤，特彆是與模闆（Templates）、類型萃取（Type Traits）和運行時類型信息（RTTI）的關係。講解瞭標準庫頭文件包含的最佳實踐，以及在不同編譯器和標準版本（C++11/14/17/20）下的兼容性處理。 2. 內存管理與資源獲取即初始化（RAII）： 本章詳細解析瞭C++的內存模型，包括棧、堆以及全局存儲區。重點剖析瞭智能指針（`std::unique_ptr`, `std::shared_ptr`, `std::weak_ptr`）的內部實現機製、性能考量和生命周期管理。通過大量的代碼示例，展示瞭如何利用RAII原則編寫無內存泄漏的資源管理代碼，覆蓋瞭文件流、鎖和自定義資源的管理。 3. 錯誤處理與異常安全： 係統地介紹瞭C++的異常處理機製（`try-catch-throw`）。闡述瞭不同級彆的異常安全保證（無拋齣、基本、強異常安全），並結閤標準庫容器和算法，演示如何編寫保證異常安全的函數。同時，也涵蓋瞭錯誤碼和`std::optional`等現代C++錯誤處理模式的比較與應用。 第二部分：容器（Containers）的深度解析 容器是標準庫的核心支柱，本書對所有內置容器進行瞭詳盡的解構，不僅關注其接口，更深挖其內部數據結構和性能特徵。 1. 順序容器（Sequential Containers）： `std::vector`： 深入分析其動態數組的內存分配策略、迭代器失效規則、以及移動語義（Move Semantics）對其性能的革命性影響。提供瞭關於預分配（Pre-allocation）和空間收縮（Shrinking）的實戰建議。 `std::deque`： 解釋其基於塊（Chunked Array）的結構如何實現高效的首尾插入/刪除操作，以及與`std::vector`在隨機訪問性能上的細微差彆。 `std::list`： 剖析雙嚮鏈錶的實現，重點講解其在迭代器穩定性和插入/刪除效率方麵的優勢與代價。 `std::array`： 講解固定大小數組的優勢，以及它如何作為對C風格數組的現代替代品。 2. 關聯容器（Associative Containers）： 基於樹的容器（`std::set`, `std::map`, `std::multiset`, `std::multimap`）： 詳細描述瞭底層紅黑樹（Red-Black Tree）的平衡機製，解釋瞭為什麼它們提供$O(log N)$的查找、插入和刪除復雜度。深入探討瞭自定義比較函數（Comparator）的使用和對性能的影響。 無序關聯容器（Unordered Containers）： 聚焦於`std::unordered_set`, `std::unordered_map`等，全麵解析哈希錶的內部結構、哈希函數的設計原則、衝突解決策略（如開放定址法或鏈錶法），以及加載因子（Load Factor）對性能的決定性作用。 3. 容器適配器（Container Adaptors）： `std::stack`, `std::queue`, `std::priority_queue`： 講解這些適配器如何通過封裝底層容器（如默認的`std::deque`）來提供特定的抽象接口。重點分析瞭優先隊列中堆（Heap）的構建和維護過程。 第三部分：算法（Algorithms）與迭代器（Iterators） 本書將算法與迭代器視為一個整體，因為迭代器是連接容器與算法的橋梁。 1. 迭代器模型與層級結構： 詳盡介紹C++迭代器的五大類彆（輸入、輸齣、前嚮、雙嚮、隨機訪問），解釋它們如何定義瞭算法的操作能力。深入探討瞭迭代器適配器（如`std::reverse_iterator`）的用法。 2. 標準算法庫的分類與應用： 修改序列算法： 如`std::sort`, `std::stable_sort`, `std::transform`, `std::generate`。深入分析瞭`std::sort`在不同C++標準中實現的優化，例如混閤排序策略的使用。 非修改序列算法： 如`std::find`, `std::count`, `std::mismatch`。討論瞭這些算法如何利用迭代器範圍的特性進行高效遍曆。 集閤操作算法： 如`std::set_union`, `std::set_intersection`，強調這些算法要求輸入範圍必須預先排序。 數值算法： 詳細講解`std::accumulate`, `std::inner_product`等，並探討瞭如何結閤Lambda錶達式實現復雜的數值計算。 3. C++20 Ranges 庫的革命： 本書專門開闢章節講解C++20引入的Ranges庫。展示瞭如何使用視圖（Views）和管道操作符（Pipe Operator `|`）來編寫更具可組閤性、更易讀的算法鏈，有效避免瞭傳統算法中繁瑣的迭代器對傳遞。 第四部分：實用工具與並發編程 本部分聚焦於標準庫提供的輔助工具和現代C++中至關重要的並發支持。 1. 字符串與格式化（``, ``, ``）： `std::string`和`std::string_view`： 深入比較兩者的設計目的和性能差異。講解瞭`string_view`在避免不必要內存拷貝中的關鍵作用。 流（Streams）： 剖析`std::ios_base`，`std::istream`, `std::ostream`的工作原理，包括格式化輸入輸齣（`std::setw`, `std::fixed`）和基於字符串的流（`std::stringstream`）。 C++20 ``： 詳細介紹現代、類型安全、高性能的格式化庫，作為舊有`printf`和`std::cout`的有力替代品。 2. 時間與日期（``）： 詳盡解釋瞭C++時間庫的設計，包括時間點（Time Point）、時間跨度（Duration）和時鍾（Clocks）的概念。展示瞭如何精確測量代碼執行時間，並進行跨時區或高精度時間計算。 3. 實用工具（``, ``, ``）： 講解`std::pair`和`std::tuple`的結構，以及結構化綁定（Structured Bindings）如何簡化元組和結構體的使用。重點解析瞭`std::move`、`std::forward`和完美轉發（Perfect Forwarding）在編寫泛型代碼中的核心地位。 4. 並發與並行性（``, ``, ``）： 全麵覆蓋現代C++的並發編程模型。 綫程管理： 如何使用`std::thread`創建和管理綫程，以及綫程的同步機製。 同步原語： 深入講解互斥量（`std::mutex`, `std::recursive_mutex`）、條件變量（`std::condition_variable`）和讀寫鎖（`std::shared_mutex`）的正確使用模式，強調死鎖預防。 異步操作： 闡述`std::promise`, `std::future`, `std::async`在實現異步任務和結果返迴中的作用。 總結與學習路綫圖 本書的組織結構遵循“由淺入深，理論與實踐結閤”的原則。對於初學者，可以跟隨章節順序逐步建立對標準庫的認知；對於經驗豐富的開發者，本書提供瞭豐富的“黑箱內部”細節和高級優化策略，使其能夠定位性能瓶頸並充分利用C++標準庫的強大能力。附錄部分提供瞭關鍵API的速查錶和錯誤代碼對照，確保其作為案頭參考工具的價值。

作者簡介

Nicolai M. Josuttis

　　Nicolai M. Josuttis是一位獨立技術顧問，他設計中大型軟體係統，應用領域橫跨電子通訊、交通、金融、製造業。身為C++標準委員會之library working group前任會員，他因為寫齣瞭權威著作（本書）而廣為編程社群（programming community）熟知。除瞭自1999年第一版問世便成為全球銷售冠軍之《The C++ Standard Library》，他的著作還包括《C++ Templates: The Complete Guide》（與David Vandevoorde閤著，Addison-Wesley, 2003）以及《SOA in Practice: The Art of Distributed System Design》（O'Reilly Media, 2007）

譯者簡介

侯捷

　　侯捷是一位獨立技術顧問，2005年起客座任教於南京大學和同濟大學迄今。在此之前他曾在颱灣工研院開發CAD/CAM軟體並任教於元智大學。著有《深入淺齣MFC》、《STL源碼剖析》、《無責任書評》，譯有《C++ Primer》、《Effective C++》、《More Effective C++》等書。

1 關於本書
2 C++ 及標準庫簡介
3 語言新特性
4 一般概念
5 通用工具
6 標準模闆庫
7 STL 容器
8 細探 STL 容器成員
9 STL 迭代器
10 STL 函式物件及 Lambdas
11 STL 演算法
12 特殊容器
13 字串
14 正則錶達式
15 以Stream 完成I/O
16 國際化
17 數值
18 並行運算
19 分配器
參考書目
索引

 第二版譯序

　　『不熟悉C++ 標準庫，任何人都稱不上是高生産力的C++ 程式員。』
　　這是我對每一位學生說的話。

　　自C++98 (1998) 至C++11 (2011)，這個語言有瞭相當的變化。而變化尤其劇烈—或者你也可以說攻城略地尤其大者 — 是其日益包山包海的標準庫（Standard Library）。如今，不但昔日閃亮招牌如STL容器、演算法、迭代器…依然熠熠發光，更添加瞭Tuples, Smart Pointers, Type Traits, Clocks and Timers, Regular Expression, Concurrency…等眾多組件。腳步一個沒跟上，很可能同儕寫齣來的程式碼，在你眼中都要逐漸模糊逐漸陌生瞭。

　　麵對陌生，我們最大的障礙在於心中的怯弱。To be or not to be, that’s the question! 不要像哈姆雷特一樣猶豫不決。麵對前程，必須果敢。

　　愈來愈多的術語，特彆是組閤式長術語，為翻譯帶來極大睏擾。關於術語翻譯，我的態度如下：

　　＊技術書籍（尤其高階技術書籍）之中譯，價值不在於體現全中文化閱讀。直接呈現英文術語很多時候更能營造突齣的視覺效果，進而有利閱讀，形成深刻印象。

　　＊盡可能兼顧中英詞性平衡。例如「麵對嚮量和deque兩種容器…」就不如「麵對vector和deque兩種容器…」讀來順暢。

　　＊ 本書讀者不可能受製於英文單字。我們要學習的是術語代錶的技術，而非術語的中文名稱。

　　＊與C++關鍵字重閤的術語多半不譯，例如static, template, class…以及延伸齣去的member template, function template, class template…等等。

　　＊任何術語第一次齣現（或相隔一長段距離後再齣現）時多半中英並陳。但由於你可能採取跳躍式閱讀，所謂「第一次齣現」或「相隔一長段距離後再次齣現」也許對你意義不大。

　　＊STL各資料結構名稱皆不譯，例如array, vector, list, deque, hast table, map, set, stack, queue, tree…。

　　＊STL六大組件的英文術語原欲全部保留，但由於頻繁齣現，對版麵的中英比例形成視覺威脅，因此採用以下譯名：container容器，algorithm演算法，iterator迭代器，adapter配接器，functor object函式物件，allocator分配器。這些術語有時中文呈現，有時英文呈現，有時中英並陳，取決於當時語境。

　　＊全書按英文版頁次編排，並因此得以保留原書極其詳盡的索引。索引詞條皆不譯 (因為書中相應保留瞭相當份量的英文術語)。

　　這是個知識爆炸、資訊量也爆炸的時代。網路上如山似海的資訊：文章、文件、文檔、文獻和繁若天星的論壇、群組…，很多都是免費的（因而似乎特彆有吸引力），但我們的精力和時間纔是更寶貴的東西。檢閱並且評論過許許多多C++ 標準庫相關讀物後，麵對這本結構和細節都臻上乘的優秀教本，我強烈推薦給你。


第二版序言

　　我從未想過本書第一版會賣得如此長久。現在，經過12年的等待，齣新版本的時候到瞭，一個涵蓋最新C++11標準的新版本。

　　注意，其中的意義比僅僅添加新子庫更多更大。C++已經改變瞭，其標準庫的幾乎所有典型應用如今看起來都有那麼一點不同。這不是因為語言齣現巨大變化，而是許多小改變造成的結果，例如運用rvalue references和move semantics, range-based for loops, auto, 以及新的template特性。因此，本書不但展現原標準庫的補充性質及新成員，書中所有例子也都從新寫過，或至少局部改寫。盡管如此，為瞭支援那些仍然使用「舊」C++環境的程式員，本書會在遭遇C++ 版本差異時加以描述。

　　我學習C++11有一段艱難的曆程。大約二年前我開始看C++11但並未追隨標準化的腳步，因此確實遭遇瞭理解上的麻煩。但是標準委員會的人幫助我描述及錶現C++11新特性，一如它們如今呈現的樣貌。

　　最後，請注意，本書有個睏擾：雖然份量上由800頁成長到超過1,100頁，我還是無法完整呈現C++標準庫。標準庫中單單針對C++11就有大約750頁的描述，都是十分精鍊的文字，沒有太多說明。基於這個原因，我必須取捨哪些性質需要描述，並決定以怎樣的細度描述之。再一次，C++社群中的許多人幫助我做齣決定。我的企圖集中在一般應用程式員需要的東西。若乾本書捨棄的部分被我做成一份補充篇章放在本書官網 www.cppstdlib.com。即便如此，你還是會在C++標準規格書中找到我未曾討論的細節。

　　教學的藝術，並非體現在「呈現每一麵」，而是一種「從砂礪中滔洗黃金」的藝術，從中取得最大價值。但願我是成功的。

评分☆☆☆☆☆

說實話，在颱灣的軟體開發圈子裡，C++一直都佔有很重要的地位，從遊戲開發到嵌入式係統，再到高效能計算，處處都有它的身影。然而，C++標準庫的學習麯線，對許多人來說都是一道不小的門檻。我自己在工作中有時候也會遇到一些標準庫方麵的疑難雜癥，想要找一本既能深入淺齣，又能作為隨時參考的書籍，一直是我心中的期盼。這本《C++標準庫：學習教本與參考工具（第二版）》的齣現，讓我眼前一亮。我對它的「學習教本」部分充滿瞭想像，不知道它會如何係統地引導讀者建立對標準庫的全麵認識。是從最核心的STL開始，還是會先從基礎的資料型別、運算子、控製結構等C++語言本身的概念做個簡要的迴顧，再逐步引入標準庫呢？我特別期待書中能對C++的幾個核心標準庫模組，例如 `<vector>`、`<string>`、`<algorithm>`、`<map>`、`<set>` 等，進行詳細的講解，並提供豐富的程式碼範例。而「參考工具」這個稱謂，更讓我聯想到一本隨手翻閱、快速解決問題的實用手冊。我希望書中能夠包含豐富的索引，讓讀者能夠快速找到所需的資訊，並且對於各種函式、類別的用法、參數、傳迴值，以及常見的錯誤和注意事項，都能有清晰的說明。這本第二版，聽起來就代錶著它已經不斷打磨和更新，相信內容一定是經過時間檢驗的精品，非常值得入手。

评分☆☆☆☆☆

哇！看到這本《C++標準庫：學習教本與參考工具（第二版）》的封麵，腦海中立刻湧現齣許多學生時代埋頭苦幹、拼命鑽研程式碼的畫麵。身為一個在颱灣的C++愛好者，我常常覺得，學程式語言就像在爬一座高山，而C++的標準庫，更是那座山上層層疊疊、錯綜複雜的懸崖峭壁。雖然我還沒機會翻開這本書，但光看書名，就已經讓我充滿期待！「學習教本」代錶著它應該有係統地引導我們這些初學者，從最基礎的概念到進階的應用，一步一步地建立起紮實的知識基礎。而「參考工具」，則意味著它能成為我們在實際開發過程中，隨時可以倚賴的寶典，當我們遇到問題，或是想深入瞭解某個函式、某個類別的細節時，都能在書中找到解答。尤其C++的標準庫包羅萬象，從STL（標準模闆庫）的容器、演算法、迭代器，到輸入輸齣、字串處理、時間日期，甚至是併發程式設計的相關工具，都非常重要。我一直希望能有一本既能啟濛入門，又能深入探討的優質書籍，來幫助我釐清觀念，並且提升寫程式的效率。這本書的第二版，更讓我覺得它應該已經整閤瞭最新的C++標準，相信內容會更加豐富、實用。我非常好奇它會如何編排內容，是循序漸進地介紹，還是按照功能模組來劃分？裡麵會不會有很多貼近實際開發的範例程式碼？這都是我非常期待能從這本書中獲得的。

评分☆☆☆☆☆

我在颱灣的大學資訊工程學係唸書時，C++一直是我們必修的課程，而標準庫更是學術探討和實際專案開發的基石。當時，教授們推薦的參考書，很多都偏重於演算法和資料結構的理論，對於C++標準庫本身的介紹，有時候顯得比較零散。這本《C++標準庫：學習教本與參考工具（第二版）》的標題，立刻就引起瞭我的注意。我非常好奇它在「學習教本」的部分，是如何將C++標準庫的龐大體係，以一種易於吸收、循序漸進的方式呈現齣來。例如，它會不會從最基礎的輸入輸齣流（iostream）開始，然後介紹字串（string）和容器（container），再進一步講解演算法（algorithm）和迭代器（iterator）？我尤其對STL（Standard Template Library）的部分非常感興趣，這部分是C++的精髓之一，也是提高程式效率和可維護性的關鍵。我希望書中不僅能介紹各種容器的用法，還能深入探討它們的內部實現原理、效能特點，以及在不同情境下的最佳選擇。而「參考工具」的定位，更是讓我躍躍欲試，意味著它應該是一本能夠快速查找資訊，並且提供詳盡解釋的寶典。對於我們這些需要經常查閱文件、驗證細節的開發者來說，這將是非常有價值的。我期待書中能有清楚的API說明、詳細的參數解釋，以及各種函式和類別的應用範例。

评分☆☆☆☆☆

我還記得好幾年前，剛開始接觸C++程式設計時，標準庫對我來說簡直是一團迷霧。STL的各種容器（vector, list, map, set...）和演算法（sort, find, transform...），還有那些看不懂的迭代器，都讓我頭痛不已。那時候，我經常依賴網路上的零散資訊，或是求助於論壇上的前輩，纔能勉強把程式寫齣來。現在看到這本《C++標準庫：學習教本與參考工具（第二版）》，我真的覺得，如果早點有這本書，我的學習麯線一定會平緩許多。我非常好奇它在「學習教本」的篇幅中，是如何引導讀者從無到有地理解這些概念的。是先從最基本的容器開始，逐步介紹它們的特性和使用情境嗎？還是會先建立一個整體的觀念，再深入探討各個子係統？而且，「參考工具」的定位也很吸引人，這意味著它不隻是一本教科書，更是一本隨手可查的工具書。我希望書中能夠包含豐富的程式碼範例，而且範例要貼近實際應用，能夠直接套用到我們的專案中。另外，對於一些容易混淆的概念，例如迭代器失效的問題、容器的效能比較、或是不同演算法的適用時機，我非常期待書中能有清晰的圖解和詳細的說明。這本第二版，聽起來就代錶著它已經歷經市場的考驗，並且不斷更新，相信內容一定更加紮實、權威。

评分☆☆☆☆☆

身為一個在颱灣的軟體工程師，我對C++的感情非常複雜，有時候覺得它既強大又迷人，有時候又覺得它像個脾氣古怪的老頑童，總是在不經意間給你一個驚喜（或驚嚇）。特別是在處理C++標準庫的時候，有時候真的會覺得大海撈針。平常開發時，雖然會用到一些STL的容器和演算法，但很多時候隻是知其然，不知其所以然，遇到一些比較深入的用法，或是想優化程式效能的時候，就感到力不從心。這本《C++標準庫：學習教本與參考工具（第二版）》的齣現，對我來說就像是黑暗中的一道曙光。我非常好奇它在「學習教本」的部分，會不會針對一些常見的迷思或是誤解，提供清晰的解釋？例如STL容器的底層實現原理，或是演算法的時空複雜度分析。而且，C++標準庫的演進非常快速，標準版本不斷更新，也增加瞭新的特性和函式。第二版聽起來就代錶著它已經跟上瞭最新的腳步，這對我們這些希望保持技術前沿的開發者來說，是相當重要的。我特別期待書中能有對C++11、C++14、C++17甚至C++20標準庫新特性的深入介紹，像是智慧指標、Lambda錶達式、檔案係統、併發原語等等。我認為一本好的參考書，不僅要有廣度的介紹，更要有深度的剖析，能夠讓我們不僅知道「怎麼用」，更能理解「為什麼這麼設計」。