本書(shū)從操作系統(tǒng)原理角度講解進(jìn)行C++服務(wù)器開(kāi)發(fā)所需掌握的技術(shù)棧。全書(shū)總計(jì)9章，第1～2章講解C++ 11/14/17新標(biāo)準(zhǔn)中的常用特性、新增類庫(kù)，以及C++開(kāi)發(fā)者必須熟練掌握的開(kāi)發(fā)調(diào)試工具鏈；第3～6章詳細(xì)講解C++服務(wù)器開(kāi)發(fā)中的多線程編程技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)編程重難點(diǎn)知識(shí)、網(wǎng)絡(luò)故障調(diào)試與排查常用工具，以及通信協(xié)議的設(shè)計(jì)思路、技巧；第7～8章詳細(xì)講解一個(gè)帶網(wǎng)絡(luò)通信組件的高性能服務(wù)的基本設(shè)計(jì)思路和注意事項(xiàng)；第9章進(jìn)一步補(bǔ)充服務(wù)相關(guān)的常用模塊設(shè)計(jì)思路和方法。本書(shū)秉承的思想是，通過(guò)掌握技術(shù)原理，可以輕松制造“輪子”，靈活設(shè)計(jì)出優(yōu)雅、魯棒的服務(wù)，并快速學(xué)習(xí)新技術(shù)。無(wú)論是對(duì)于C/C++開(kāi)發(fā)者、計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生，還是對(duì)于想了解操作系統(tǒng)原理的讀者，本書(shū)都極具參考價(jià)值。
本人有一個(gè)千人的技術(shù)QQ群，群成員為C++服務(wù)器開(kāi)發(fā)相關(guān)學(xué)習(xí)者及同行；另外是技術(shù)公眾號(hào)【高性能服務(wù)器開(kāi)發(fā)】的維護(hù)者，目前粉絲8000左右。另有CSDN博客、個(gè)人站點(diǎn)也可用于宣傳。
第1章 C++必知必會(huì) 1
1.1 C++ RAII慣用法 1
1.1.1 版本1：最初的寫(xiě)法 1
1.1.2 版本2：使用goto語(yǔ)句 3
1.1.3 版本3：使用do...while(0)循環(huán) 5
1.1.4 版本4：使用RAII慣用法 7
1.1.5 小結(jié) 12
1.2 pimpl慣用法 12
1.3 C++ 11/14/17新增的實(shí)用特性 17
1.4 統(tǒng)一的類成員初始化語(yǔ)法與std::initializer_list＜T＞ 19
1.5 C++ 17注解標(biāo)簽（attributes） 24
1.5.1 C++ 98/03的enumeration和C++ 11的enumerator 25
1.5.2 C++ 17的注解標(biāo)簽 25
1.6 final、override關(guān)鍵字和=default、=delete語(yǔ)法 28
1.6.1 final關(guān)鍵字 28
1.6.2 override關(guān)鍵字 29
1.6.3 =default語(yǔ)法 31
1.6.4 =delete語(yǔ)法 32
1.7 auto關(guān)鍵字的用法 34
1.8 Range-based循環(huán)語(yǔ)法 35
1.8.1 自定義對(duì)象如何支持Range-based循環(huán)語(yǔ)法 37
1.8.2 for-each循環(huán)的實(shí)現(xiàn)原理 38
1.9 C++ 17結(jié)構(gòu)化綁定 39
1.10 stl容器新增的實(shí)用方法 43
1.10.1 原位構(gòu)造與容器的emplace系列函數(shù) 43
1.10.2 std::map的try_emplace方法與insert_or_assign方法 44
1.11 stl 中的智能指針類詳解 52
1.11.1 C++ 98/03的嘗試——std::auto_ptr 52
1.11.2 std::unique_ptr 55
1.11.3 std::shared_ptr 59
1.11.4 std::enable_shared_from_this 61
1.11.5 std::weak_ptr 63
1.11.6 智能指針對(duì)象的大小 67
1.11.7 使用智能指針時(shí)的注意事項(xiàng) 68
第2章 C++后端開(kāi)發(fā)必備的工具和調(diào)試知識(shí) 71
2.1 SSH工具與FTP工具 71
2.1.1 Xshell 71
2.1.2 FTP 75
2.2 makefile與CMake 76
2.3 使用Visual Studio管理和閱讀開(kāi)源項(xiàng)目代碼 83
2.4 gdb調(diào)試 87
2.4.1 被調(diào)試的程序需要帶調(diào)試信息 87
2.4.2 啟動(dòng)gdb調(diào)試的方法 89
2.5 gdb常用命令詳解——利用gdb調(diào)試Redis 94
2.5.1 gdb常用調(diào)試命令概覽和說(shuō)明 94
2.5.2 用gdb調(diào)試Redis前的準(zhǔn)備工作 96
2.5.3 run命令 97
2.5.4 continue命令 98
2.5.5 break命令 98
2.5.6 tbreak命令 101
2.5.7 backtrace與frame命令 101
2.5.8 info break、enable、disable、delete命令 102
2.5.9 list命令 104
2.5.10 print與ptype命令 107
2.5.11 info與thread命令 109
2.5.12 next、step、until、finish、return、jump命令 112
2.5.13 disassemble命令 122
2.5.14 set args與show args命令 122
2.5.15 watch命令 123
2.5.16 display命令 124
2.5.17 dir命令 125
2.6 使用gdb調(diào)試多線程程序 126
2.6.1 調(diào)試多線程程序的方法 126
2.6.2 在調(diào)試時(shí)控制線程切換 128
2.7 使用gdb調(diào)試多進(jìn)程程序——以調(diào)試Nginx為例 137
2.8 gdb實(shí)用調(diào)試技巧 143
2.8.1 將print輸出的字符串或字符數(shù)組完整顯示 144
2.8.2 讓被gdb調(diào)試的程序接收信號(hào) 144
2.8.3 函數(shù)明明存在，添加斷點(diǎn)時(shí)卻無(wú)效 145
2.8.4 調(diào)試中的斷點(diǎn) 146
2.8.5 自定義gdb調(diào)試命令 147
2.9 gdb tui——gdb圖形化界面 148
2.9.1 開(kāi)啟gdb TUI模式 149
2.9.2 gdb TUI模式下的4個(gè)窗口 149
2.9.3 解決tui窗口不自動(dòng)更新內(nèi)容的問(wèn)題 150
2.9.4 窗口焦點(diǎn)切換 150
2.10 gdb的升級(jí)版——cgdb 151
2.11 使用VisualGDB調(diào)試 154
2.11.1 使用VisualGDB調(diào)試已經(jīng)運(yùn)行的程序 155
2.11.2 使用VisualGDB從頭調(diào)試程序 156
第3章 多線程編程與資源同步 159
3.1 線程的基本概念及常見(jiàn)問(wèn)題 159
3.1.1 主線程退出，支線程也將退出嗎 159
3.1.2 某個(gè)線程崩潰，會(huì)導(dǎo)致進(jìn)程退出嗎 160
3.2 線程的基本操作 160
3.2.1 創(chuàng)建線程 160
3.2.2 獲取線程ID 166
3.2.3 等待線程結(jié)束 173
3.3 慣用法：將C++類對(duì)象實(shí)例指針作為線程函數(shù)的參數(shù) 178
3.4 整型變量的原子操作 184
3.4.1 為什么給整型變量賦值不是原子操作 185
3.4.2 Windows平臺(tái)上對(duì)整型變量的原子操作 186
3.4.3 C++ 11對(duì)整型變量原子操作的支持 187
3.5 Linux線程同步對(duì)象 190
3.5.1 Linux互斥體 190
3.5.2 Linux信號(hào)量 198
3.5.3 Linux條件變量 202
3.5.4 Linux讀寫(xiě)鎖 208
3.6 Windows線程同步對(duì)象 217
3.6.1 WaitForSingleObject與WaitForMultipleObjects函數(shù) 217
3.6.2 Windows臨界區(qū)對(duì)象 219
3.6.3 Windows Event對(duì)象 224
3.6.4 Windows Mutex對(duì)象 229
3.6.5 Windows Semaphore對(duì)象 231
3.6.6 Windows讀寫(xiě)鎖 235
3.6.7 Windows條件變量 238
3.6.8 在多進(jìn)程之間共享線程同步對(duì)象 243
3.7 C++ 11/14/17線程同步對(duì)象 244
3.7.1 std::mutex系列 244
3.7.2 std::shared_mutex 248
3.7.3 std::condition_variable 253
3.8 如何確保創(chuàng)建的線程一定能運(yùn)行 256
3.9 多線程使用鎖經(jīng)驗(yàn)總結(jié) 258
3.9.1 減少鎖的使用次數(shù) 258
3.9.2 明確鎖的范圍 259
3.9.3 減少鎖的使用粒度 259
3.9.4 避免死鎖的一些建議 260
3.9.5 避免活鎖的一些建議 262
3.10 線程局部存儲(chǔ) 262
3.10.1 Windows的線程局部存儲(chǔ) 262
3.10.2 Linux的線程局部存儲(chǔ) 264
3.10.3 C++ 11 的 thread_local 關(guān)鍵字 267
3.11 C庫(kù)的非線程安全函數(shù) 268
3.12 線程池與隊(duì)列系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 270
3.12.1 線程池的設(shè)計(jì)原理 270
3.12.2 環(huán)形隊(duì)列 275
3.12.3 消息中間件 275
3.13 纖程（Fiber）與協(xié)程（Routine） 277
3.13.1 纖程 277
3.13.2 協(xié)程 280
第4章 網(wǎng)絡(luò)編程重難點(diǎn)解析 282
4.1 學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)編程時(shí)應(yīng)該掌握的socket函數(shù) 282
4.1.1 在Linux上查看socket函數(shù)的幫助信息 283
4.1.2 在Windows上查看socket函數(shù)的幫助信息 285
4.2 TCP網(wǎng)絡(luò)通信的基本流程 286
4.3 設(shè)計(jì)跨平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)通信庫(kù)時(shí)的一些socket函數(shù)用法 290
4.3.1 socket數(shù)據(jù)類型 290
4.3.2 在Windows上調(diào)用socket函數(shù) 290
4.3.3 關(guān)閉socket函數(shù) 291
4.3.4 獲取socket函數(shù)的錯(cuò)誤碼 291
4.3.5 套接字函數(shù)的返回值 293
4.3.6 select函數(shù)第1個(gè)參數(shù)的問(wèn)題 293
4.3.7 錯(cuò)誤碼WSAEWOULDBLOCK和EWOULDBLOCK 294
4.4 bind函數(shù)重難點(diǎn)分析 294
4.4.1 對(duì)bind函數(shù)如何選擇綁定地址 294
4.4.2 bind函數(shù)的端口號(hào)問(wèn)題 295
4.5 select函數(shù)的用法和原理 302
4.5.1 Linux上的select函數(shù) 302
4.5.2 Windows上的select函數(shù) 317
4.6 socket的阻塞模式和非阻塞模式 318
4.6.1 如何將socket設(shè)置為非阻塞模式 318
4.6.2 send和recv函數(shù)在阻塞和非阻塞模式下的表現(xiàn) 320
4.6.3 非阻塞模式下send和recv函數(shù)的返回值總結(jié) 331
4.6.4 阻塞與非阻塞socket的各自適用場(chǎng)景 333
4.7 發(fā)送0字節(jié)數(shù)據(jù)的效果 333
4.8 connect函數(shù)在阻塞和非阻塞模式下的行為 339
4.9 連接時(shí)順便接收第1組數(shù)據(jù) 343
4.10 如何獲取當(dāng)前socket對(duì)應(yīng)的接收緩沖區(qū)中的可讀數(shù)據(jù)量 346
4.10.1 分析 346
4.10.2 注意事項(xiàng) 350
4.11 Linux EINTR錯(cuò)誤碼 351
4.12 Linux SIGPIPE信號(hào) 352
4.13 Linux poll 函數(shù)的用法 353
4.14 Linux epoll模型 361
4.14.1 基本用法 361
4.14.2 epoll_wait與poll函數(shù)的區(qū)別 363
4.14.3 LT 模式和ET 模式 363
4.14.4 EPOLLONESHOT 選項(xiàng) 380
4.15 高效的readv和writev函數(shù) 386
4.16 主機(jī)字節(jié)序和網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序 387
4.16.1 主機(jī)字節(jié)序 387
4.16.2 網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序 388
4.16.3 操作系統(tǒng)提供的字節(jié)轉(zhuǎn)換函數(shù)匯總 389
4.17 域名解析API介紹 390
第5章 網(wǎng)絡(luò)通信故障排查常用命令 397
5.1 ifconfig命令 397
5.2 ping命令 401
5.3 telnet命令 402
5.4 netstat命令 407
5.5 lsof命令 409
5.6 nc命令 412
5.7 curl命令 415
5.8 tcpdump命令 416
第6章 網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議設(shè)計(jì) 422
6.1 理解TCP 422
6.2 如何解決粘包問(wèn)題 423
6.3 解包與處理 425
6.4 從struct到TLV 430
6.4.1 協(xié)議的演化 430
6.4.2 協(xié)議的分類 434
6.4.3 協(xié)議設(shè)計(jì)工具 434
6.5 整型數(shù)值的壓縮 435
6.6 設(shè)計(jì)通信協(xié)議時(shí)的注意事項(xiàng) 437
6.6.1 字節(jié)對(duì)齊 437
6.6.2 顯式地指定整型字段的長(zhǎng)度 438
6.6.3 涉及浮點(diǎn)數(shù)時(shí)要考慮精度問(wèn)題 438
6.6.4 大小端問(wèn)題 438
6.6.5 協(xié)議與自動(dòng)升級(jí)功能 438
6.7 包分片 439
6.8 XML與JSON格式的協(xié)議 444
6.9 一個(gè)自定義協(xié)議示例 445
6.10 理解HTTP 460
6.10.1 HTTP格式介紹 460
6.10.2 GET與POST方法 461
6.10.3 HTTP chunk編碼 465
6.10.4 HTTP客戶端的編碼實(shí)現(xiàn) 466
6.10.5 HTTP服務(wù)端的實(shí)現(xiàn) 466
6.10.6 HTTP與長(zhǎng)連接 471
6.10.7 libcurl 471
6.10.8 Restful接口與Java Spring MVC 477
6.11 SMTP、POP3與郵件客戶端 478
6.11.1 郵件協(xié)議簡(jiǎn)介 478
6.11.2 SMTP 479
6.11.3 POP3 494
6.11.4 郵件客戶端 499
6.12 WebSocket協(xié)議 499
6.12.1 WebSocket協(xié)議的握手過(guò)程 500
6.12.2 WebSocket協(xié)議的格式 503
6.12.3 WebSocket協(xié)議的壓縮格式 506
6.12.4 WebSocket協(xié)議裝包與解包示例 508
6.12.5 解析握手協(xié)議 512
第7章 單個(gè)服務(wù)的基本結(jié)構(gòu) 515
7.1 網(wǎng)絡(luò)通信組件的效率問(wèn)題 515
7.1.1 高效網(wǎng)絡(luò)通信框架的設(shè)計(jì)原則 515
7.1.2 連接的被動(dòng)關(guān)閉與主動(dòng)關(guān)閉 519
7.1.3 長(zhǎng)連接和短連接 519
7.2 原始的服務(wù)器結(jié)構(gòu) 520
7.3 一個(gè)連接對(duì)應(yīng)一個(gè)線程模型 522
7.4 Reactor模式 523
7.5 one thread one loop思想 524
7.5.1 one thread one loop程序的基本結(jié)構(gòu) 524
7.5.2 線程的分工 525
7.5.3 喚醒機(jī)制的實(shí)現(xiàn) 527
7.5.4 handle_other_things方法的實(shí)現(xiàn)邏輯 532
7.5.5 帶定時(shí)器的程序結(jié)構(gòu) 533
7.5.6 one thread one loop的效率保障 534
7.6 收發(fā)數(shù)據(jù)的正確做法 534
7.6.1 如何收取數(shù)據(jù) 534
7.6.2 如何發(fā)送數(shù)據(jù) 535
7.6.3 不要多個(gè)線程同時(shí)利用一個(gè)socket收（發(fā)）數(shù)據(jù) 538
7.7 發(fā)送、接收緩沖區(qū)的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 538
7.7.1 為什么需要發(fā)送緩沖區(qū)和接收緩沖區(qū) 539
7.7.2 如何設(shè)計(jì)發(fā)送緩沖區(qū)和接收緩沖區(qū) 539
7.7.3 服務(wù)端發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)對(duì)端一直不接收的問(wèn)題 543
7.8 網(wǎng)絡(luò)庫(kù)的分層設(shè)計(jì) 544
7.8.1 網(wǎng)絡(luò)庫(kù)設(shè)計(jì)中的各個(gè)層 544
7.8.2 將Session進(jìn)一步分層 550
7.8.3 連接信息與EventLoop/Thread的對(duì)應(yīng)關(guān)系 551
7.9 后端服務(wù)中的定時(shí)器設(shè)計(jì) 551
7.9.1 最簡(jiǎn)單的定時(shí)器 551
7.9.2 定時(shí)器設(shè)計(jì)的基本思路 552
7.9.3 定時(shí)器邏輯的性能優(yōu)化 561
7.9.4 對(duì)時(shí)間的緩存 564
7.10 處理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)時(shí)是否一定要單獨(dú)開(kāi)線程 565
7.11 非侵入式結(jié)構(gòu)與侵入式結(jié)構(gòu) 570
7.11.1 非侵入式結(jié)構(gòu) 570
7.11.2 侵入式結(jié)構(gòu) 571
7.12 帶有網(wǎng)絡(luò)通信模塊的服務(wù)器的經(jīng)典結(jié)構(gòu) 578
7.12.1 為何要將listenfd設(shè)置成非阻塞模式 578
7.12.2 基于one thread one loop結(jié)構(gòu)的經(jīng)典服務(wù)器結(jié)構(gòu) 584
7.12.3 服務(wù)器的性能瓶頸 586
第8章 Redis網(wǎng)絡(luò)通信模塊源碼分析 587
8.1 調(diào)試Redis環(huán)境與準(zhǔn)備 587
8.1.1 Redis源碼編譯與啟動(dòng) 587
8.1.2 通信示例與術(shù)語(yǔ)約定 589
8.2 探究redis-server端的網(wǎng)絡(luò)通信模塊 589
8.2.1 監(jiān)聽(tīng)fd的初始化工作 589
8.2.2 接受客戶端連接 592
8.2.3 epollfd的創(chuàng)建 600
8.2.4 監(jiān)聽(tīng)fd與客戶端fd是如何掛載到epollfd上的 601
8.2.5 readQueryFromClient函數(shù) 611
8.2.6 如何處理可寫(xiě)事件 613
8.2.7 Redis 6.0多線程網(wǎng)絡(luò)I/O 620
8.2.8 Redis對(duì)客戶端的管理 635
8.2.9 客戶端斷開(kāi)流程 646
8.2.10 Redis中收發(fā)緩沖區(qū)的設(shè)計(jì) 653
8.2.11 定時(shí)器邏輯 659
8.2.12 鉤子函數(shù) 662
8.2.13 redis-server端網(wǎng)絡(luò)通信模塊小結(jié) 662
8.3 探究redis-cli端的網(wǎng)絡(luò)通信模型 663
8.4 Redis的通信協(xié)議格式 673
8.4.1 請(qǐng)求命令格式 673
8.4.2 應(yīng)答命令格式 674
8.4.3 多命令和流水線 677
8.4.4 特殊的redis-cli與內(nèi)聯(lián)命令 677
8.4.5 Redis對(duì)協(xié)議數(shù)據(jù)的解析邏輯 678
第9章 服務(wù)器開(kāi)發(fā)中的常用模塊設(shè)計(jì) 681
9.1 斷線自動(dòng)重連的應(yīng)用場(chǎng)景和邏輯設(shè)計(jì) 681
9.2 保活機(jī)制與心跳包 683
9.2.1 TCP keepalive選項(xiàng) 683
9.2.2 應(yīng)用層的心跳包機(jī)制設(shè)計(jì) 684
9.2.3 有代理的心跳包機(jī)制設(shè)計(jì) 689
9.2.4 帶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的心跳包 690
9.2.5 心跳包與流量 690
9.2.6 心跳包與調(diào)試 691
9.2.7 心跳包與日志 691
9.3 日志模塊的設(shè)計(jì) 692
9.3.1 為什么需要日志 692
9.3.2 日志系統(tǒng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn) 692
9.3.3 在C/C++中輸出網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包日志 716
9.3.4 調(diào)試時(shí)的日志 719
9.3.5 統(tǒng)計(jì)程序性能日志 719
9.3.6 根據(jù)類型將日志寫(xiě)入不同的文件中 725
9.3.7 集中式日志服務(wù)與分布式日志服務(wù) 725
9.3.8 從業(yè)務(wù)層面看在一條日志中應(yīng)該包含什么內(nèi)容 727
9.3.9 在日志中不要出現(xiàn)敏感信息 729
9.3.10 開(kāi)發(fā)過(guò)程中的日志遞進(jìn)縮減策略 730
9.4 錯(cuò)誤碼系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 730
9.4.1 錯(cuò)誤碼的作用 730
9.4.2 錯(cuò)誤碼系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)踐 731
9.5 監(jiān)控端口 733
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