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
· · · · · · (更多)

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
· · · · · · (收起)

• 第1章 线程安全的对象生命期管理