目錄Contents
前言
第一部分軟件架構的概念和組成部分
第1章軟件架構的重要性和良好的
設計原則2
1.1技術要求2
1.2軟件架構2
1.3適當架構的重要性3
1.3.1軟件腐朽4
1.3.2意外架構4
1.4優秀架構的基本原理4
1.4.1架構上下文4
1.4.2相關方4
1.4.3業務和技術環境5
1.5使用敏捷原則開發架構5
1.6C 的哲學思想7
1.7SOLID和DRY原則9
1.7.1單一責任原則9
1.7.2開放封閉原則9
1.7.3裡氏替換原則10
1.7.4接口隔離原則11
1.7.5依賴倒置原則12
1.7.6DRY原則15
1.8耦合和內聚16
1.8.1耦合16
1.8.2內聚17
1.9總結19
問題19
進一步閱讀19
第2章架構風格20
2.1技術要求20
2.2有狀態風格和無狀態風格20
2.3單體風格23
2.4服務和微服務24
2.5基於事件的架構27
2.5.1基於事件的常見拓撲結構28
2.5.2事件溯源29
2.6分層架構30
2.7基於模塊的架構32
2.8總結32
問題33
進一步閱讀33
第3章功能性和非功能性需求34
3.1從源代碼生成文檔的技術
要求34
3.2需求的類型34
3.2.1功能性需求35
3.2.2非功能性需求35
3.3架構級重要需求36
3.3.1指示信號37
3.3.2阻礙以及應對方法37
3.4從各種來源收集需求38
3.4.1了解上下文38
3.4.2了解現有文檔39
3.4.3了解相關方39
3.4.4收集來自相關方的需求39
3.5文檔化需求40
3.5.1文檔化上下文40
3.5.2文檔化範圍41
3.5.3文檔化功能性需求41
3.5.4文檔化非功能性需求42
3.5.5管理文檔的版本歷史42
3.5.6文檔化敏捷項目中的需求43
3.5.7其他部分43
3.6文檔化繫統架構44
3.6.14 1模型44
3.6.2C4模型48
3.6.3文檔化敏捷項目中的架構51
3.7選擇文檔的正確視圖51
3.7.1功能視圖52
3.7.2信息視圖52
3.7.3並發視圖53
3.7.4開發視圖53
3.7.5部署和操作視圖54
3.8生成文檔55
3.8.1生成需求文檔55
3.8.2從代碼生成圖55
3.8.3從代碼生成API文檔55
3.9總結60
問題60
進一步閱讀61
第二部分C 軟件的設計和開發
第4章架構與繫統設計64
4.1技術要求64
4.2分布式繫統的特性64
4.2.1不同的服務模型以及何時
使用它們65
4.2.2避免分布式計算的錯誤假設67
4.2.3CAP定理和最終的一致性70
4.3繫統容錯性和可用性72
4.3.1計算繫統的可用性72
4.3.2構建容錯繫統73
4.3.3故障檢測75
4.3.4減少故障的影響76
4.4繫統集成78
4.4.1管道和過濾器模式78
4.4.2消費者競爭78
4.4.3從舊繫統過渡79
4.5在規模化部署時保持性能80
4.5.1CQRS和事件溯源80
4.5.2緩存82
4.6繫統部署84
4.6.1邊車模式84
4.6.2零停機時間部署87
4.6.3外部配置存儲89
4.7管理API89
4.8總結90
問題90
進一步閱讀91
第5章利用C 語言特性92
5.1技術要求92
5.2設計優秀的API93
5.2.1利用RAII93
5.2.2指定C 容器接口93
5.2.3在接口中使用指針96
5.2.4指定前置條件和後置條件97
5.2.5使用內聯命名空間97
5.2.6使用std::optional98
5.3編寫聲明式代碼99
5.3.1展示特色商品101
5.3.2標準範圍介紹105
5.4在編譯時移動計算107
5.5利用安全類型的力量108
5.6編寫模塊化的C 代碼112
5.7總結114
問題114
進一步閱讀115
第6章設計模式和C 116
6.1技術要求116
6.2C 編程習語116
6.2.1使用RAII保護自動執行
作用域的退出操作117
6.2.2管理可復制性和可移動性117
6.2.3使用隱119
6.2.4使用復制和交換習語提供
異常安全性120
6.2.5編寫niebloid121
6.2.6基於策略的設計習語123
6.3奇異遞歸模板模式124
6.3.1知道何時使用動態多態性和
靜態多態性124
6.3.2實現靜態多態性125
6.3.3插曲—使用類型擦除技術127
6.4創建對像128
6.4.1使用工廠128
6.4.2使用構建器132
6.5在C 中跟蹤狀態和訪問對像135
6.6有效地處理內存138
6.6.1使用SSO/SOO減少動態
分配138
6.6.2通過COW來內存139
6.6.3使用多態分配器139
6.7總結143
問題143
進一步閱讀144
第7章構建和打包145
7.1技術要求145
7.2充分利用編譯器145
7.2.1使用多個編譯器146
7.2.2減少構建時間146
7.2.3查找潛在的代碼問題149
7.2.4使用以編譯器為中心的
工具150
7.3抽像構建過程151
7.3.1認識CMake151
7.3.2使用生成器表達式154
7.4使用外部模塊155
7.4.1獲取依賴項155
7.4.2使用查找腳本156
7.4.3編寫查找腳本157
7.4.4使用Conan軟件包管理器159
7.4.5

Preface前言
現代C 允許程序員用高級語言編寫高性能的應用程序，而不犧牲可讀性和可維護性。不過，軟件架構還不僅僅是編程語言的問題，還包括很多其他的方面。在本書中，我們將展示如何設計和構建健壯、可擴展且性能良好的應用程序。
通過對基本概念、實例和自測問題的逐步解釋，你將首先理解架構的重要性並學習一個實際應用程序的案例。
你將學習如何在單體應用程序級別使用成熟的設計模式，探索如何使應用程序具有健壯性、安全性、高性能和可維護性。然後，你將使用面向服務的架構、微服務、容器和無服務器（serverless）計算技術等架構模式構建連接多個單體應用程序的高級服務。
最後，你將能夠使用現代C 和相關工具來構建分布式服務，以提供客戶滿意的解決
方案。
你是否有興趣成為一名軟件架構師，或者想了解更多關於架構的最新趨勢？如果是，那麼本書應該能幫助你！
讀者定位
使用現代C 的開發人員能夠將他們的知識與這本實用的軟件架構指南結合到一起。本書以一種側重實踐的方式來實現相關方法，這可以讓你立即運用本書的知識來提高工作效率。
本書的主要內容
第1章講述為什麼設計軟件。
第2章涵蓋在架構方面可以采取的不同方式。
第3章探討對客戶需求的理解。
第4章探討如何創建有效的軟件解決方案。
第5章介紹如何使用原生C 。
第6章重點介紹現代C 習語和有用的代碼構造。
第7章介紹如何把代碼部署到生產環境。
第8章介紹如何比客戶先發現bug。
第9章介紹自動化軟件發布的現代方法。
第10章探討如何確保繫統不容易被破壞。
第11章關注性能。C 應該更快，它能更快嗎？
第12章介紹如何基於服務來構建繫統。
第13章隻關注一件事，即如何設計微服務。
第14章提供一個構建、打包和運行應用程序的統一接口。
第15章超越傳統的基礎設施，探索雲原生設計。
如何充分利用這本書
本書中的代碼示例大多是針對GCC 10編寫的。盡管C 20的某些特性可能在舊版本的編譯器中缺失，但這些示例也應該兼容Clang或微軟的Visual C 。為了盡可能接近作者的開發環境，我們建議你在類Linux環境中使用Nix(https://nixos.org/download.html)和direnv(https://direnv.net/)。如果你在包含代碼示例的目錄中運行direnv allow，那麼這兩個工具將會配置好編譯器和支持包。
如果沒有Nix和direnv，就不能保證這些示例正常工作。如果使用的是macOS，Nix應該可以正常工作。如果使用的是Windows，那麼（AWS的）Linux 2的Windows子繫統是一個使用帶Nix的Linux開發環境的好方法。
要安裝這兩個工具，需要運行以下命令：

在執行上述命令後，Nix應該下載並安裝所有必要的依賴項。這雖然需要一段時間，但有助於確保我們使用的是完全相同的工具。
下載示例代碼文件
你可以從GitHub地址https://github.com/PacktPublishing/Software-Architecture-with-Cpp 下載本書的示例代碼文件。必要時，我們將在現有的GitHub代碼庫上對代碼進行更新。
下載彩色圖片
我們還提供了一個PDF文件，裡面有本書中使用的屏幕截圖的彩色圖片，詳見地址https://static.packt-cdn.com/downloads/9781838554590_ColorImages.pdf。
排版約定
本書中使用的文本格式約定如下。
代碼體文本：代表文本中的代碼、數據庫表名稱、文件夾名、文件名、文件擴展名、路徑名、用戶輸入和Twitter句柄，例如“前兩個字段（openapi和info）是描述
數據”。
代碼塊的設置如下：

代表警告或重要的提示事項。
代表提示和技巧。