Linux多线程服务端编程

第1 部分C++ 多线程系统编程1

第1章 线程安全的对象生命期管理3

1.1 当析构函数遇到多线程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.1.1 线程安全的定义. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.1.2 MutexLock 与MutexLockGuard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.1.3 一个线程安全的Counter 示例. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.2 对象的创建很简单. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.3 销毁太难. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.3.1 mutex 不是办法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.3.2 作为数据成员的mutex 不能保护析构. . . . . . . . . . . . . . . 8

1.4 线程安全的Observer 有多难. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

1.5 原始指针有何不妥. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

1.6 神器shared_ptr/weak_ptr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

1.7 插曲：系统地避免各种指针错误. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

1.8 应用到Observer 上. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

1.9 再论shared_ptr 的线程安全. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

1.10 shared_ptr 技术与陷阱. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

1.11 对象池. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

1.11.1 enable_shared_from_this . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

1.11.2 弱回调. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

1.12 替代方案. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

1.13 心得与小结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

1.14 Observer 之谬. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

第2章 线程同步精要31

2.1 互斥器（mutex） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

2.1.1 只使用非递归的mutex . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

2.1.2 死锁. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

2.2 条件变量（condition variable） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

2.3 不要用读写锁和信号量. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

2.4 封装MutexLock、MutexLockGuard、Condition . . . . . . . . . . . . . . 44

2.5 线程安全的Singleton 实现. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

2.6 sleep(3) 不是同步原语. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

2.7 归纳与总结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

2.8 借shared_ptr 实现copy-on-write . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

第3章 多线程服务器的适用场合与常用编程模型59

3.1 进程与线程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

3.2 单线程服务器的常用编程模型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

3.3 多线程服务器的常用编程模型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

3.3.1 one loop per thread . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

3.3.2 线程池. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

3.3.3 推荐模式. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

3.4 进程间通信只用TCP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

3.5 多线程服务器的适用场合. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

3.5.1 必须用单线程的场合. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

3.5.2 单线程程序的优缺点. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

3.5.3 适用多线程程序的场景. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

3.6 “多线程服务器的适用场合”例释与答疑. . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

第4章 C++ 多线程系统编程精要83

4.1 基本线程原语的选用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

4.2 C/C++ 系统库的线程安全性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

4.3 Linux 上的线程标识. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

4.4 线程的创建与销毁的守则. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

4.4.1 pthread_cancel 与C++ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

4.4.2 exit(3) 在C++ 中不是线程安全的. . . . . . . . . . . . . . . . . 94

4.5 善用__thread 关键字. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

4.6 多线程与IO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

4.7 用RAII 包装文件描述符. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

4.8 RAII 与fork() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

4.9 多线程与fork() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

4.10 多线程与signal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

4.11 Linux 新增系统调用的启示. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

第5章 高效的多线程日志107

5.1 功能需求. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109

5.2 性能需求. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112

5.3 多线程异步日志. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114

5.4 其他方案. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120

第2部分 muduo 网络库123

第6章 muduo 网络库简介125

6.1 由来. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125

6.2 安装. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

6.3 目录结构. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129

6.3.1 代码结构. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131

6.3.2 例子. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134

6.3.3 线程模型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135

6.4 使用教程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136

6.4.1 TCP 网络编程本质论. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136

6.4.2 echo 服务的实现. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138

6.4.3 七步实现finger 服务. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140

6.5 性能评测. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144

6.5.1 muduo 与Boost.Asio、libevent2 的吞吐量对比. . . . . . . . . . 145

6.5.2 击鼓传花：对比muduo 与libevent2 的事件处理效率. . . . . . 148

6.5.3 muduo 与Nginx 的吞吐量对比. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153

6.5.4 muduo 与ZeroMQ 的延迟对比. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156

6.6 详解muduo 多线程模型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157

6.6.1 数独求解服务器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157

6.6.2 常见的并发网络服务程序设计方案. . . . . . . . . . . . . . . . . 160

第7章 muduo 编程示例177

7.1 五个简单TCP 示例. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178

7.2 文件传输. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185

7.3 Boost.Asio 的聊天服务器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194

7.3.1 TCP 分包. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194

7.3.2 消息格式. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195

7.3.3 编解码器LengthHeaderCodec . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197

7.3.4 服务端的实现. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198

7.3.5 客户端的实现. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200

7.4 muduo Buffer 类的设计与使用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204

7.4.1 muduo 的IO 模型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204

7.4.2 为什么non-blocking 网络编程中应用层buffer 是必需的. . . . 205

7.4.3 Buffer 的功能需求. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207

7.4.4 Buffer 的数据结构. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209

7.4.5 Buffer 的操作. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211

7.4.6 其他设计方案. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217

7.4.7 性能是不是问题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218

7.5 一种自动反射消息类型的Google Protobuf 网络传输方案. . . . . . . . 220

7.5.1 网络编程中使用Protobuf 的两个先决条件. . . . . . . . . . . . . 220

7.5.2 根据type name 反射自动创建Message 对象. . . . . . . . . . . . 221

7.5.3 Protobuf 传输格式. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226

7.6 在muduo 中实现Protobuf 编解码器与消息分发器. . . . . . . . . . . . 228

7.6.1 什么是编解码器（codec） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229

7.6.2 实现ProtobufCodec . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232

7.6.3 消息分发器（dispatcher）有什么用. . . . . . . . . . . . . . . . 232

7.6.4 ProtobufCodec 与ProtobufDispatcher 的综合运用. . . . . . . 233

7.6.5 ProtobufDispatcher 的两种实现. . . . . . . . . . . . . . . . . . 234

7.6.6 ProtobufCodec 和ProtobufDispatcher 有何意义. . . . . . . . . 236

7.7 限制服务器的最大并发连接数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237

7.7.1 为什么要限制并发连接数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237

7.7.2 在muduo 中限制并发连接数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238

7.8 定时器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240

7.8.1 程序中的时间. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240

7.8.2 Linux 时间函数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241

7.8.3 muduo 的定时器接口. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242

7.8.4 Boost.Asio Timer 示例. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243

7.8.5 Java Netty 示例. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245

7.9 测量两台机器的网络延迟和时间差. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248

7.10 用timing wheel 踢掉空闲连接. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250

7.10.1 timing wheel 原理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251

7.10.2 代码实现与改进. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254

7.11 简单的消息广播服务. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257

7.12 “串并转换”连接服务器及其自动化测试. . . . . . . . . . . . . . . . . . 260

7.13 socks4a 代理服务器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264

7.13.1 TCP 中继器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264

7.13.2 socks4a 代理服务器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267

7.13.3 N : 1 与1 : N 连接转发. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267

7.14 短址服务. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267

7.15 与其他库集成. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268

7.15.1 UDNS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270

7.15.2 c-ares DNS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272

7.15.3 curl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273

7.15.4 更多. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275

第8章 muduo 网络库设计与实现277

8.0 什么都不做的EventLoop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277

8.1 Reactor 的关键结构. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280

8.1.1 Channel class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280

8.1.2 Poller class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283

8.1.3 EventLoop 的改动. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287

8.2 TimerQueue 定时器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290

8.2.1 TimerQueue class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290

8.2.2 EventLoop 的改动. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292

8.3 EventLoop::runInLoop() 函数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293

8.3.1 提高TimerQueue 的线程安全性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296

8.3.2 EventLoopThread class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297

8.4 实现TCP 网络库. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299

8.5 TcpServer 接受新连接. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303

8.5.1 TcpServer class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304

8.5.2 TcpConnection class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305

8.6 TcpConnection 断开连接. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308

8.7 Buffer 读取数据. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313

8.7.1 TcpConnection 使用Buffer 作为输入缓冲. . . . . . . . . . . . . 314

8.7.2 Buffer::readFd() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315

8.8 TcpConnection 发送数据. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316

8.9 完善TcpConnection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320

8.9.1 SIGPIPE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321

8.9.2 TCP No Delay 和TCP keepalive . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321

8.9.3 WriteCompleteCallback 和HighWaterMarkCallback . . . . . . . 322

8.10 多线程TcpServer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324

8.11 Connector . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327

8.12 TcpClient . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332

8.13 epoll . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333

8.14 测试程序一览. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336

第3部分 工程实践经验谈337

第9章 分布式系统工程实践339

9.1 我们在技术浪潮中的位置. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341

9.1.1 分布式系统的本质困难. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343

9.1.2 分布式系统是个险恶的问题. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344

9.2 分布式系统的可靠性浅说. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349

9.2.1 分布式系统的软件不要求7 24 可靠. . . . . . . . . . . . . . . . 352

9.2.2 “能随时重启进程”作为程序设计目标. . . . . . . . . . . . . . . 354

9.3 分布式系统中心跳协议的设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356

9.4 分布式系统中的进程标识. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360

9.4.1 错误做法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361

9.4.2 正确做法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362

9.4.3 TCP 协议的启示. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363

9.5 构建易于维护的分布式程序. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364

9.6 为系统演化做准备. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367

9.6.1 可扩展的消息格式. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 368

9.6.2 反面教材：ICE 的消息打包格式. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369

9.7 分布式程序的自动化回归测试. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370

9.7.1 单元测试的能与不能. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370

9.7.2 分布式系统测试的要点. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373

9.7.3 分布式系统的抽象观点. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374

9.7.4 一种自动化的回归测试方案. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375

9.7.5 其他用处. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379

9.8 分布式系统部署、监控与进程管理的几重境界. . . . . . . . . . . . . . . 380

9.8.1 境界1：全手工操作. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382

9.8.2 境界2：使用零散的自动化脚本和第三方组件. . . . . . . . . . . 383

9.8.3 境界3：自制机群管理系统，集中化配置. . . . . . . . . . . . . 386

9.8.4 境界4：机群管理与naming service 结合. . . . . . . . . . . . . 389

第10章 C++ 编译链接模型精要391

10.1 C 语言的编译模型及其成因. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394

10.1.1 为什么C 语言需要预处理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395

10.1.2 C 语言的编译模型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 398

10.2 C++ 的编译模型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399

10.2.1 单遍编译. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399

10.2.2 前向声明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 402

10.3 C++ 链接（linking） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404

10.3.1 函数重载. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 406

10.3.2 inline 函数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 407

10.3.3 模板. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 409

10.3.4 虚函数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414

10.4 工程项目中头文件的使用规则. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 415

10.4.1 头文件的害处. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 416

10.4.2 头文件的使用规则. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 417

10.5 工程项目中库文件的组织原则. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 418

10.5.1 动态库是有害的. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423

10.5.2 静态库也好不到哪儿去. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 424

10.5.3 源码编译是王道. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 428

第11章 反思C++ 面向对象与虚函数429

11.1 朴实的C++ 设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 429

11.2 程序库的二进制兼容性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431

11.2.1 什么是二进制兼容性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 432

11.2.2 有哪些情况会破坏库的ABI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 433

11.2.3 哪些做法多半是安全的. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 435

11.2.4 反面教材：COM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 435

11.2.5 解决办法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436

11.3 避免使用虚函数作为库的接口. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436

11.3.1 C++ 程序库的作者的生存环境. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 437

11.3.2 虚函数作为库的接口的两大用途. . . . . . . . . . . . . . . . . . 438

11.3.3 虚函数作为接口的弊端. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 439

11.3.4 假如Linux 系统调用以COM 接口方式实现. . . . . . . . . . . . 442

11.3.5 Java 是如何应对的. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 443

11.4 动态库接口的推荐做法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 443

11.5 以boost::function 和boost::bind 取代虚函数. . . . . . . . . . . . . 447

11.5.1 基本用途. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 450

11.5.2 对程序库的影响. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 451

11.5.3 对面向对象程序设计的影响. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 453

11.6 iostream 的用途与局限. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 457

11.6.1 stdio 格式化输入输出的缺点. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 457

11.6.2 iostream 的设计初衷. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 461

11.6.3 iostream 与标准库其他组件的交互. . . . . . . . . . . . . . . . . 463

11.6.4 iostream 在使用方面的缺点. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464

11.6.5 iostream 在设计方面的缺点. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 468

11.6.6 一个300 行的memory buffer output stream . . . . . . . . . . . 476

11.6.7 现实的C++ 程序如何做文件IO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 480

11.7 值语义与数据抽象. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 482

11.7.1 什么是值语义. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 482

11.7.2 值语义与生命期. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 483

11.7.3 值语义与标准库. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 488

11.7.4 值语义与C++ 语言. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 488

11.7.5 什么是数据抽象. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 490

11.7.6 数据抽象所需的语言设施. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493

11.7.7 数据抽象的例子. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 495

第12章 C++ 经验谈501

12.1 用异或来交换变量是错误的. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 501

12.1.1 编译器会分别生成什么代码. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 503

12.1.2 为什么短的代码不一定快. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 505

12.2 不要重载全局::operator new() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 507

12.2.1 内存管理的基本要求. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 507

12.2.2 重载::operator new() 的理由. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 508

12.2.3 ::operator new() 的两种重载方式. . . . . . . . . . . . . . . . . 508

12.2.4 现实的开发环境. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 509

12.2.5 重载::operator new() 的困境. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 510

12.2.6 解决办法：替换malloc() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 512

12.2.7 为单独的class 重载::operator new() 有问题吗. . . . . . . . . 513

12.2.8 有必要自行定制内存分配器吗. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 513

12.3 带符号整数的除法与余数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 514

12.3.1 语言标准怎么说. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 515

12.3.2 C/C++ 编译器的表现. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 516

12.3.3 其他语言的规定. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 516

12.3.4 脚本语言解释器代码. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 517

12.3.5 硬件实现. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 521

12.4 在单元测试中mock 系统调用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 522

12.4.1 系统函数的依赖注入. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 522

12.4.2 链接期垫片（link seam） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 524

12.5 慎用匿名namespace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 526

12.5.1 C 语言的static 关键字的两种用法. . . . . . . . . . . . . . . . . 526

12.5.2 C++ 语言的static 关键字的四种用法. . . . . . . . . . . . . . . . 526

12.5.3 匿名namespace 的不利之处. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 527

12.5.4 替代办法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 529

12.6 采用有利于版本管理的代码格式. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 529

12.6.1 对diff 友好的代码格式. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 530

12.6.2 对grep 友好的代码风格. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 537

12.6.3 一切为了效率. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 538

12.7 再探std::string . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 539

12.7.1 直接拷贝（eager copy） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 540

12.7.2 写时复制（copy-on-write） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 542

12.7.3 短字符串优化（SSO） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 543

12.8 用STL algorithm 轻松解决几道算法面试题. . . . . . . . . . . . . . . . 546

12.8.1 用next_permutation() 生成排列与组合. . . . . . . . . . . . . . 546

12.8.2 用unique() 去除连续重复空白. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 548

12.8.3 用{make,push,pop}_heap() 实现多路归并. . . . . . . . . . . . 549

12.8.4 用partition() 实现“重排数组，让奇数位于偶数前面” . . . . 553

12.8.5 用lower_bound() 查找IP 地址所属的城市. . . . . . . . . . . . . 554

第4 部分附录559

附录A 谈一谈网络编程学习经验561

附录B 从《C++ Primer（第4 版）》入手学习C++ 579

附录C 关于Boost 的看法591

附录D 关于TCP 并发连接的几个思考题与试验593

参考文献599

......(更多)