(2024年)面向对象的程序设计(C)教学大纲

面向对象的程序设计(C)教学大纲12024/3/26目录课程介绍与教学目标C语言基础面向对象程序设计基础C进阶特性实践项目与案例分析课程总结与展望22024/3/2601课程介绍与教学目标32024/3/26课程背景与意义面向对象程序设计是当今软件开发领域的主流技术之一，C作为一种高效且功能强大的面向对象编程语言，被广泛应用于各种软件开发领域。掌握面向对象程序设计技术对于提高学生编程能力、培养计算思维以及解决复杂问题具有重要意义。42024/3/26教学目标通过本课程的学习，使学生掌握面向对象程序设计的基本概念和思想，熟悉C语言的语法和编程技巧，能够运用面向对象的方法分析和解决实际问题，提高学生的编程能力和计算思维水平。教学要求要求学生掌握C语言的基本语法、面向对象程序设计的基本概念（如类、对象、封装、继承和多态等）、常用算法和数据结构，以及基本的软件开发过程和方法。教学目标与要求52024/3/26课程内容包括C语言基础、面向对象程序设计基本概念、常用算法和数据结构、软件开发过程和方法等。课程结构包括理论讲授、实验操作和课程设计三个环节，其中理论讲授主要讲解相关概念和原理，实验操作通过编写程序加深理解，课程设计则是综合运用所学知识解决实际问题的实践环节。课程内容与结构62024/3/2602C语言基础72024/3/26介绍C的历史背景、发展过程和主要特点。C的起源和发展C与C语言的比较C编程环境搭建阐述C与C语言在语法、编程范式、标准库等方面的异同。介绍如何安装和配置C编译器和开发环境。030201C语言概述82024/3/26讲解C中的整型、浮点型、字符型等基本数据类型及其属性。基本数据类型介绍C中的算术运算符、关系运算符、逻辑运算符等，以及运算符的优先级和结合性规则。运算符与表达式阐述C中不同类型数据之间的转换规则和注意事项。数据类型转换基本数据类型与运算符92024/3/26123讲解C中的顺序结构、选择结构（if语句、switch语句）和循环结构（for循环、while循环、do-while循环）。控制结构介绍如何在C中定义函数、调用函数以及函数的参数传递方式。函数定义与调用阐述C中变量的作用域和生命周期，以及局部变量和全局变量的区别。局部变量与全局变量控制结构与函数102024/3/26

数组与字符串一维数组讲解C中一维数组的定义、初始化和访问方式，以及数组越界等问题。二维数组与多维数组介绍C中二维数组和多维数组的定义和使用方法。字符串处理阐述C中字符串的表示方式（字符数组和string类）以及字符串的输入/输出、连接、比较等操作。112024/3/2603面向对象程序设计基础122024/3/26面向对象程序设计（Object-OrientedProgramming，OOP）是一种编程范式，它使用“对象”来设计应用程序和程序。OOP的主要思想是将程序分解成小块，每一块表示一个实例（对象），每个对象都是类（定义了一类对象的通用属性和方法）的一个实例。OOP的三大基本特性是封装、继承和多态。面向对象思想概述132024/3/26

类与对象的基本概念类（Class）是一种用户自定义的数据类型，它定义了一组属性和方法，用于描述具有相同属性和行为的对象。对象（Object）是类的实例，具有类定义的属性和行为。类与对象的关系类似于模具和铸造品的关系，类定义了对象的形状和行为，而对象则是根据类创建的具体实例。142024/3/26封装（Encapsulation）将对象的属性和方法封装在一个独立的单元中，隐藏内部实现细节，只通过对外提供的接口与外界交互。封装提高了代码的可维护性和安全性。继承（Inheritance）子类自动继承父类的属性和方法，并可以添加新的属性和方法或者覆盖父类的方法。继承实现了代码的重用和扩展。多态（Polymorphism）允许使用父类类型的指针或引用来引用子类的对象，从而实现在运行时确定对象实际类型并调用相应的方法。多态提高了程序的灵活性和可扩展性。封装、继承和多态的原理152024/3/26C是一种支持面向对象程序设计的编程语言，它提供了类、对象、封装、继承和多态等面向对象特性。在C中，可以使用class关键字定义类，使用new关键字创建对象，使用访问控制符（public、private、protected）实现封装，使用冒号（:）表示继承关系，使用虚函数（virtual）实现多态。C中的面向对象特性162024/3/2604C进阶特性172024/3/26模板的概念和分类函数模板类模板泛型编程模板编程与泛型编程01020304了解模板的定义、分类及使用场景。掌握函数模板的定义、实例化及调用方法。掌握类模板的定义、实例化及成员函数的实现。理解泛型编程的思想，掌握STL中的泛型算法和容器。182024/3/26异常的概念和分类异常的抛出和捕获异常的传播和处理自定义异常类异常处理机制了解异常的定义、分类及异常处理的必要性。理解异常的传播机制，掌握异常处理中栈展开和资源回收的方法。掌握throw语句抛出异常，try-catch语句块捕获异常的方法。掌握自定义异常类的定义和使用方法。192024/3/26了解文件的定义、分类及文件操作的必要性。文件的概念和分类掌握fstream类打开和关闭文件的方法。文件的打开和关闭掌握文件的读写操作，包括文本文件和二进制文件的读写。文件的读写操作了解流的概念，掌握C中的输入输出流操作。流的概念和操作文件操作与流处理202024/3/26了解线程的定义、分类及多线程编程的必要性。线程的概念和分类线程的创建和管理互斥锁和条件变量多线程编程中的常见问题掌握线程的创建、管理和同步方法。理解互斥锁和条件变量的原理，掌握其使用方法。了解多线程编程中的常见问题，如死锁、竞态条件等，并掌握相应的解决方法。多线程编程基础212024/3/2605实践项目与案例分析222024/3/26实践项目2设计一个模拟银行系统的C程序，要求实现账户管理、存取款、转账等功能，并使用面向对象的方法对系统进行建模。实践项目1基于C实现一个简单的图形用户界面（GUI）应用程序，要求使用面向对象的设计思想，封装GUI组件，并实现基本的事件处理机制。实践项目3使用C开发一个基于MVC设计模式的简单Web服务器，要求实现基本的HTTP请求处理和数据存储功能。实践项目介绍及要求232024/3/26单例模式在日志记录中的应用。通过单例模式确保系统中只有一个日志记录器实例，实现全局统一的日志管理。案例1观察者模式在事件处理中的应用。通过观察者模式实现事件发布和订阅机制，使得事件的处理逻辑与事件源分离，提高系统的可维护性和可扩展性。案例2策略模式在算法选择中的应用。通过策略模式定义一系列可互换的算法，使得算法的选择与使用分离，提高系统的灵活性和可重用性。案例3案例分析：设计模式应用实例242024/3/26案例1分层架构在Web应用程序中的应用。通过分层架构将Web应用程序划分为表示层、业务逻辑层和数据访问层，实现各层之间的解耦和高度可配置性。案例2微服务架构在分布式系统中的应用。通过微服务架构将系统拆分为一系列小型、独立的服务，每个服务运行在其独立的进程中，并通过轻量级通信机制进行通信，提高系统的可伸缩性和可靠性。案例3事件驱动架构在异步处理中的应用。通过事件驱动架构实现异步消息传递和事件处理机制，提高系统的响应速度和吞吐量。案例分析：大型软件架构设计探讨252024/3/26学生将分组完成实践项目，并在课堂上进行展示和讲解。展示内容包括项目背景、需求分析、设计思路、实现过程、测试结果等。评价标准包括项目的创新性、实用性、技术难度、代码质量、团队协作等方面。同时鼓励学生提出问题和建议，以便更好地改进和完善项目。学生实践项目展示及评价262024/3/2606课程总结与展望272024/3/26异常处理介绍C中的异常处理机制，包括异常的抛出、捕获和处理等。继承与派生阐述继承的概念、派生类的定义和使用，以及虚函数与多态的实现。类的定义与使用详细讲解如何定义类、创建对象、使用成员函数和访问控制等。面向对象的基本概念包括对象、类、封装、继承和多态等核心概念的讲解。C语言基础介绍C语言的基本语法、数据类型、运算符、控制结构等。课程重点内容回顾282024/3/26学生能够熟练掌握C语言的基本语法和编程技巧，具备独立编写简单程序的能力。编程能力学生能够理解面向对象的思想，能够运用类、对象、继承和多态等概念进行程序设计。面向对象思维学生能够通过分析和设计，解决一些实际的问题，具备一定的算法设计和实现能力。问题解决能力学生能够积极参与课堂讨论和实验，具备良好的学习态度和习惯。学习态度与习惯学生学习成果评价及反馈292024/3/26掌握常用算法和数据结构鼓励学生掌握常用的算法和数据结构，如排序、查找、链表、树等，提高解决实际问题的能