在 2021 年寫一本 C++ 圖書是一種什么體驗？

以下內(nèi)容來自《C++服務器開發(fā)精髓》一書的作者張遠龍~~

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親愛的各位讀者，我的新書《C++ 服務器開發(fā)精髓》終于終于終于與大家見面了，圖書如下：

圖書的封面設計很精美，當然內(nèi)容一定不負眾望。因出版社老師要求提供一張照片放到封面上，所以今年6 月1日兒童節(jié)去拍了一張，照片拍出來放在下面大家自己看吧。

人到中年，生活不易，沒有少年時代那種懵懂與青澀，多了一份厚實與堅定了。一些想做的事情卻一步步把它做成了，成為現(xiàn)實。昔日戲言身后事，明朝都到眼前來。所以，夢想還是要有的，還是要堅持的，即使這世界有那么多不完善，生活有那么多不如意，因為萬一實現(xiàn)了呢？

關于這本書，我寫了三年，故事太長了，容我細細道來。

2018 年的時候，我去攜程旅行網(wǎng)工作，那個時候攜程正在招一個具有 C/C++ 背景的 Java 資深開發(fā)，而我正好符合這樣的要求。那會兒，我已經(jīng)玩了許多年的知乎，在知乎上也回答了一些 C/C++ 與 Linux 后臺開發(fā)相關的問題，有些回答竟然達到了幾千贊和收藏，有一些出版社編輯老師在知乎上找到我，問我有沒有寫一本關于 C++ 或者服務器方面的圖書，我考慮時機不成熟，就都一一婉拒了。

后來我抱著玩兒的心態(tài)嘗試在公眾號發(fā)表文章，沒想到一下子打開了一個充滿奇幻的未知大門。在公眾號互推的過程中結識了艷鵬，彼時他已經(jīng)出版了一本口碑很好的分布式服務相關的圖書，另外一本書也在寫作中。艷鵬告訴我，和他對接的出版社編輯老師非常靠譜，可以推薦給我。于是，我就接受了他的推薦，沒想到?jīng)]過多久，出版社老師就發(fā)來約稿合同，我那個時候也沒想到會這么快，就“糊里糊涂”地簽了合同。

人嘛，有時候不逼自己一把，你永遠不知道自己能成事。既然簽了合同，那就得認真對待，而且合同上也有交稿日期，雖然出版社老師說，延期一般提前溝通問題也不大，就算最終作者沒寫出來，出版社一般也不會追究責任和賠償。

既然答應下來，書還是要好好寫的，我寫書分為幾個階段，第一個階段是列書的大綱目錄和章節(jié)，同時列舉每一節(jié)要寫的內(nèi)容；第二階段是實際的寫作階段，這個階段時間花的最長；第三階段是潤色與優(yōu)化階段，我把書的內(nèi)容發(fā)給了一些相關同行和讀者，請他們提出一些修改建議和意見，同時，補充了一些后來工作和學習中一些新的想法與有用的技巧。

2019 年年初又應朋友邀請一起創(chuàng)業(yè)，是早期團隊三個主要開發(fā)之一。工作就更忙了，加上那個時候也是單休，只能利用早早晚晚或者節(jié)假日的時間去寫作。

就這樣斷斷續(xù)續(xù)地寫了兩年，期間有些章節(jié)反復的修改。大家都知道的，在如今講究速成的年代，出一本關于 C/C++ 圖書是很需要勇氣的，企業(yè)要求快速化生產(chǎn)與 學習周期長、學習難度大的 C/C++ 技術棧之間的矛盾讓很多同學望而卻步，一些新人在嘗試之后學不得法或者被浮躁的網(wǎng)文的宣傳而最終放棄。

C/C++ 技術棧一旦學成，奇妙無窮。那么，C/C++ 技術棧到底該如何學好呢？筆者雖然經(jīng)驗有限，但仍恬以剖析之。

按照技術掌握的深度，一般分為兩個層級，第一個層級是開發(fā)熟練工，第二個階段是融匯貫通階段。

無窮歲月增中減，有味詩書苦后甜

開發(fā)熟練工階段

C/C++ 這門語言與其他高級語言不同，它是離操作系統(tǒng)較近的語言。所以學好 C/C++ 體系的技術棧必須結合操作系統(tǒng)的運行機制來學習。展開來說，就是你必須掌握操作系統(tǒng)層面的幾大基礎知識，他們是匯編、編譯鏈接與運行時體系、狹義的操作系統(tǒng)原理、多線程、網(wǎng)絡編程。

第一個基礎知識是匯編，我們學習匯編不是一定要用匯編來寫代碼，就像我們學習 C/C++ 也不一定單純?yōu)榱嗣嬖嚭驼夜ぷ鳌?/span>

對于 C/C++ 的同學來說，匯編是建議一定要掌握的，只有這樣，你才能在書寫 C++ 代碼的時候，清楚地知道你的每一行C++代碼背后對應著什么樣的機器指令，if/for/while 等基本程序結構如何實現(xiàn)的，函數(shù)的返回值如何返回的，為什么整型變量的數(shù)學運算不是原子的，最終你知道如何書寫代碼才能做到效率最高。

掌握了匯編，你可以明白，在 C++ 中，一個棧對象從構造到析構，其整個生命周期里，開發(fā)者的代碼、編譯器和操作系統(tǒng)分別做了什么。掌握了匯編，你可以理解函數(shù)調用是如何實現(xiàn)的，你可以理解函數(shù)的幾種調用方法，為什么printf這樣的函數(shù)其調用方式不能是 __stdcall，而必須是 __cdecl。掌握了匯編，你就能明白為什么一個類對象增加一個方法不會增加其實際占的內(nèi)存空間。

第二個基礎知識是編譯、鏈接與運行時體系知識。作為一個開發(fā)者，要清楚地知道我們寫的 C/C++ 程序是如何通過預處理、編譯與鏈接等步驟最終變成可執(zhí)行的二進制文件，操作系統(tǒng)如何識別一個文件為可執(zhí)行文件，一個可執(zhí)行文件包含什么內(nèi)容，執(zhí)行時如何加載到進程的地址空間，程序的每一個變量和數(shù)據(jù)位于進程地址空間的什么位置，如何引用到。一個進程的地址空間有些什么內(nèi)容，各段地址分布著什么內(nèi)容，為什么讀寫空指針或者野指針會有內(nèi)存問題。一個進程如何裝在各個 so 或 dll 文件的，這些文件被加載到進程地址空間的什么位置，如何被執(zhí)行，數(shù)據(jù)如何被交換。

第三個基礎知識是狹義的操作系統(tǒng)原理。這里加上“狹義”二字是因為從廣義上來講，以上所說的內(nèi)容都是操作系統(tǒng)原理的范疇。狹義的操作系統(tǒng)原理這里包括操作系統(tǒng)如何管理進程與線程，虛擬內(nèi)存與物理內(nèi)存之間的對應關系，何為內(nèi)存映射文件，進程之間如何通信等等。

第四個基礎知識是多線程知識。嚴格來說，這點已經(jīng)包括在第三點之中了，我之所以將其單獨列出來，是因為多線程編程是我們做應用服務最常用的技術之一。最近面試過幾個學歷非常好的同學，對于一個進程中如果某個線程因為內(nèi)存問題而退出，是否會導致整個進程退出的問題答不好，實在不應該。多線程知識其實不難學，立足于理解與實踐而不是應付面試，可以學的很好。無論是 Windows 還是 Linux 操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)提供的線程同步對象就那么幾種，Windows 常用的有臨界區(qū)（關鍵端）、Event、互斥體、信號量等，Linux 有互斥體、信號量、讀寫鎖、條件變量，這些知識點學過則會，不學則不會。這些線程同步原語花上幾天就能搞得清楚，大多數(shù)同學不是學不會，而不是愿意學，但是偏偏喜歡在簡歷上寫上自己熟悉多線程編程。面試的時候，被問到條件變量的虛假喚醒機制都說不清楚，非要說自己用過條件變量。這是一些同學犯的很低級的錯誤，如果真用過條件變量，如果不知道虛假喚醒機制，那一定寫的代碼是不對的。市場上目前沒有任何一本圖書對以上知識形成體系的介紹，當然，我的本書填補了這一空缺，你將從本書中獲得從進程與線程的關系，再到常用的線程同步原語的區(qū)別與使用場景，再到線程池以及基于生產(chǎn)者消費者模型的消息隊列，以及對協(xié)程思想介紹的相關知識。

掌握了常見的多線程同步原語之后，接下來可以找一些帶多線程的項目去學習一下，不管是否帶 UI 的都行。我推薦的一種方式是，使用 gdb 或者 Visual Studio 調試器將你需要學習的多線程程序中斷下來，在多線程面板，看看這個進程一共有多少個正在運行的線程，分析每個線程的作用，然后研究下這些線程在何時何地創(chuàng)建的，為什么需要創(chuàng)建新的線程。嘗試愛過幾個人，面對愛情你會誠實很多；嘗試研究幾個多線程項目，面對多線程你會熟練許多。

第五個是網(wǎng)絡編程，直白地說就是 Socket 編程。操作系統(tǒng)層面提供的 API 會在相當長的時間內(nèi)保持接口不變，一旦學成，終生受用。理解和掌握常用的基礎 socket API 不僅可以最大化地去定制各種網(wǎng)絡通信框架，更不用說使用市面上流行的網(wǎng)絡通信庫了，最重要的是，它會是你排查各種網(wǎng)絡疑難雜癥堅實的技術保障。操作系統(tǒng)層面提供的網(wǎng)絡模型就那么幾種，無論像 Java/Go/Python 等語言如何封裝，作為技術的源頭，我們有什么理由不去掌握它呢？市面上關于網(wǎng)絡編程的書很多，我在書中結合我這些年的工作經(jīng)驗總結了二十幾個網(wǎng)絡編程中的重點和難點，現(xiàn)在全部交給你。

以上是基于 C++ 技術棧來說，并沒有包括算法與數(shù)據(jù)結構、數(shù)據(jù)庫等方面的基本功，但是這些額外的也是應該需要掌握的。掌握了如上所說的，你就達到了一個熟練工階段。

融匯貫通階段

掌握了這些基礎知識，接下來，技術更進一步，就無關具體的編程語言了，互聯(lián)網(wǎng)方向的高級技術有如下：

1、高可用與容災容錯

服務都是人開發(fā)的，既然是人開發(fā)的，必然有宕機的可能性，當然宕機的原因可能是程序自身 bug，也可能是物理故障（斷電、磁盤損壞等等），作為開發(fā)人員，針對不同的業(yè)務場景，我們沒法做到服務 100% 可能，至少讓其盡量可用，八仙過海各顯神通。在宕機時如何盡量不影響業(yè)務、如何盡量快速恢復、如何保證數(shù)據(jù)和業(yè)務狀態(tài)不丟失等等。這當然有一定的固定套路，例如主從、主備，當然固定的套路不是萬能的，尤其是對于一些有狀態(tài)要求的服務，這需要不斷的磨練與自我總結。

2、分布式

分布式你需要掌握基本的分布式理論和原理，常見的分布式算法，然后是分布式系統(tǒng)設計的初衷和技巧，在實際并發(fā)量高的業(yè)務中，如何利用分布式解決高可用和訪問效率問題。

3、RPC

很多人都聽說過這個詞，在面試時也可以說出來個大概，但是當問到 RPC 技術解決的核心問題是什么就說不清楚了。當然，學習 RPC，我們還要考慮協(xié)議的設計（協(xié)議格式、序列化與反序列化、兼容性問題）、網(wǎng)絡連接的重試與反饋、接口 stub 的設計等等。

4、消息中間件

目前除了自己公司自研的消息中間件，主流的有 Kafka、RabbitMQ、RocketMQ，如果想學習，建議選擇其中一種深入學習一下，要掌握消息中間件的用途、選舉策略、保序策略、重試策略、高可用策略等。

5、緩存

緩存的設計是一個很大的方面，個人覺得與其說這是一種設計思想而非單純的某個緩存服務。當然，老生常談的有緩存雪崩、緩存穿透、緩存擊穿的解決思路。當然，以緩存為代表的服務是 Redis，Redis 的常用數(shù)據(jù)類型、適用場景、持久化、主從復制、哨兵與集群，這些建議你掌握，如果你從來沒機會吃豬肉，那就看看豬跑吧，一些技術書籍和項目案例都有 Redis 的用途說明。

6、數(shù)據(jù)庫高級知識

包括 SQL 調優(yōu)、數(shù)據(jù)庫調優(yōu)、分表分庫、主從同步等等。

7、天下還有不會武功的百姓

融會貫通階段遠非僅僅需要掌握這么多知識。說了這么多，我能用一張圖來表達一下我的見解吧：

《C++ 服務器開發(fā)精髓》這本書正是一本幫你成為 C/C++ 技術棧的熟練工的書。當然，這本書除了詳細講解了 C++11/14/17 新標準常用的方法以外，只是以 C/C++ 為編程語言來介紹相關的后端開發(fā)技術棧，這不是一本講 C/C++ 語言本身的書，講 C/C++ 語言的書太多了，多如過江之鯽。

后來，2020 年年初因為一些原因，我離開了創(chuàng)業(yè)團隊，加入了另外一家獨角獸公司。此時這本書的全部章節(jié)已經(jīng)基本寫完了，當我把他交給出版社老師的時候，我們產(chǎn)生了激烈的“交鋒”，最后，這版書稿一共改了 8 個版本：

時至今日，我工作中寫 C/C++ 的機會并不多，但是這是我接觸 C/C++ 開發(fā)十年來，從客戶端到服務器，從 Windows 到 Linux 的經(jīng)驗總結，如果它能助你職業(yè)生涯一臂之力，那我這一千多個日夜的付出就沒有白費。

有讀者給我留言說：

認真的人無論在哪條路上走，總會碰到相似的情況。偶然看到你開源的博客，作為吃瓜群眾過來看看開發(fā)者是怎樣的人。嘆息一聲：中國人才真多。可為啥普通用戶就是找不到好軟件用呢？可能大俠們都醉心于武學去了，小俠們醉心于賺錢去了，忘記了天下還有不會武功的百姓。

一路走來，感謝出版社張老師的支持與不拋棄不放棄，感謝媳婦的支持與鼓勵，感謝王旭東等同學為本書的勘誤與校稿提供的幫助，感謝高性能服務器開發(fā)群的所有群友，感謝高性能服務器開發(fā)的所有讀者。

最后，我希望你，也祝愿你掌握 C/C++ 服務器開發(fā)這門武功。

▊《C++服務器開發(fā)精髓》

張遠龍 著

• 著重講解C++服務器開發(fā)技術需要掌握的技術棧，內(nèi)容詳盡細致

• 詳解如何掌握C++服務器開發(fā)技術，以及如何成為合格的C++開發(fā)者

• 側重于教會讀者“造輪子”的方法，知其然，知其所以然

本書從操作系統(tǒng)原理角度講解進行C++服務器開發(fā)所需掌握的技術棧。本書秉承的思想是，通過掌握技術原理，可以輕松制造“輪子”，靈活設計出優(yōu)雅、魯棒的服務，并快速學習新技術。

無論是對于C/C++開發(fā)者、計算機專業(yè)的學生，還是對于想了解操作系統(tǒng)原理的讀者，本書都極具參考價值。

京東預售，五折包郵，快快搶購吧！

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