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c++面向对象基础教程大纲

B站影视 2025-02-24 10:27 1

摘要：以下是C++面向对象基础教程的详细教案，按周编写，涵盖教学目标、教学内容、教学步骤、示例代码和作业安排。

以下是C++面向对象基础教程的详细教案，按周编写，涵盖教学目标、教学内容、教学步骤、示例代码和作业安排。

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### **第1周：面向对象编程简介与类的基本概念**

#### **教学目标**：

1. 理解面向对象编程（OOP）的基本概念。

2. 掌握类的定义与对象的创建。

3. 学会使用类的成员变量和成员函数。

#### **教学内容**：

1. **面向对象编程简介**：

- 面向对象编程的四大特性：封装、继承、多态、抽象。

- 类与对象的关系。

2. **类的定义**：

- 类的声明与定义。

- 成员变量与成员函数。

3. **对象的创建与使用**：

- 对象的声明与初始化。

- 访问对象的成员。

#### **教学步骤**：

1. 讲解面向对象编程的基本概念（10分钟）。

2. 演示类的定义与对象的创建（15分钟）。

3. 演示如何使用类的成员变量和成员函数（10分钟）。

4. 学生动手实践，教师答疑（10分钟）。

#### **示例代码**：

```cpp

#include

using namespace std;

class Dog {

public:

string name;

int age;

void bark {

cout

}

};

int main {

Dog myDog;

myDog.name = "Buddy";

myDog.age = 3;

myDog.bark;

return 0;

}

```

#### **作业**：

1. 定义一个`Car`类，包含品牌、颜色和速度属性，以及一个加速方法。

2. 创建`Car`类的对象并调用加速方法。

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### **第2周：构造函数与析构函数**

#### **教学目标**：

1. 理解构造函数与析构函数的作用。

2. 掌握构造函数与析构函数的定义与使用。

3. 学会使用构造函数初始化对象。

#### **教学内容**：

1. **构造函数**：

- 构造函数的定义与调用。

- 默认构造函数与带参构造函数。

2. **析构函数**：

- 析构函数的定义与调用。

- 析构函数的作用。

3. **对象的初始化**：

- 使用构造函数初始化对象。

#### **教学步骤**：

1. 讲解构造函数与析构函数的作用（10分钟）。

2. 演示构造函数的定义与使用（15分钟）。

3. 演示析构函数的使用（10分钟）。

4. 学生动手实践，教师答疑（10分钟）。

Dog(string n, int a) {

name = n;

age = a;

cout

}

~Dog {

cout

}

int main {

Dog myDog("Buddy", 3);

myDog.bark;

return 0;

}

```

#### **作业**：

1. 修改`Car`类，添加构造函数和析构函数。

2. 创建多个`Car`对象并观察构造函数和析构函数的调用顺序。

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### **第3周：访问控制与封装**

#### **教学目标**：

1. 理解访问控制的作用。

2. 掌握`public`、`private`、`protected`关键字的使用。

3. 学会使用封装保护类的数据。

#### **教学内容**：

1. **访问控制**：

- `public`、`private`、`protected`的区别。

2. **封装**：

- 封装的概念与作用。

- 使用`getter`和`setter`方法访问私有成员。

#### **教学步骤**：

1. 讲解访问控制的作用（10分钟）。

2. 演示`public`、`private`、`protected`的使用（15分钟）。

3. 演示封装的使用（10分钟）。

4. 学生动手实践，教师答疑（10分钟）。

class Dog {

private:

string name;

int age;

public:

void setName(string n) {

name = n;

}

string getName {

return name;

}

void setAge(int a) {

age = a;

}

int getAge {

return age;

}

int main {

Dog myDog;

myDog.setName("Buddy");

myDog.setAge(3);

cout

myDog.bark;

return 0;

}

```

#### **作业**：

1. 修改`Car`类，将属性设置为私有，并提供`getter`和`setter`方法。

2. 创建一个`BankAccount`类，包含私有属性`balance`，并提供存款和取款方法。

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### **第4周：静态成员与友元**

#### **教学目标**：

1. 理解静态成员的作用。

2. 掌握静态成员变量与静态成员函数的使用。

3. 理解友元函数与友元类的作用。

#### **教学内容**：

1. **静态成员**：

- 静态成员变量的定义与使用。

- 静态成员函数的定义与使用。

2. **友元**：

- 友元函数的作用与使用。

- 友元类的作用与使用。

#### **教学步骤**：

1. 讲解静态成员的作用（10分钟）。

2. 演示静态成员变量与静态成员函数的使用（15分钟）。

3. 演示友元函数与友元类的使用（10分钟）。

4. 学生动手实践，教师答疑（10分钟）。

class Dog {

private:

string name;

int age;

static int count;

public:

Dog(string n, int a) {

name = n;

age = a;

count++;

}

static void getCount {

cout

}

friend void printDogInfo(Dog d);

};

int Dog::count = 0;

void printDogInfo(Dog d) {

cout

}

int main {

Dog myDog("Buddy", 3);

Dog yourDog("Max", 5);

Dog::getCount;

printDogInfo(myDog);

return 0;

}

```

#### **作业**：

1. 修改`Car`类，添加静态成员变量`totalCars`，统计创建的汽车数量。

2. 创建一个`Rectangle`类，并使用友元函数计算矩形的面积。

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### **第5周：继承与派生**

#### **教学目标**：

1. 理解继承的概念与作用。

2. 掌握基类与派生类的定义与使用。

3. 学会使用继承实现代码复用。

#### **教学内容**：

1. **继承的概念**：

- 基类与派生类的关系。

- 继承的语法。

2. **派生类的使用**：

- 派生类的构造函数与析构函数。

- 派生类对基类成员的访问。

#### **教学步骤**：

1. 讲解继承的概念（10分钟）。

2. 演示基类与派生类的定义与使用（15分钟）。

3. 演示派生类的构造函数与析构函数（10分钟）。

4. 学生动手实践，教师答疑（10分钟）。

class Animal {

public:

string name;

Animal(string n) {

name = n;

}

void eat {

cout

}

};

class Dog : public Animal {

public:

Dog(string n) : Animal(n) {}

int main {

Dog myDog("Buddy");

myDog.eat;

myDog.bark;

return 0;

}

```

#### **作业**：

1. 创建一个`Vehicle`基类，并派生`Car`和`Bike`类。

2. 在派生类中添加新的成员函数。

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### **第6周：多态与虚函数**

#### **教学目标**：

1. 理解多态的概念与作用。

2. 掌握虚函数与纯虚函数的使用。

3. 学会使用多态实现动态绑定。

#### **教学内容**：

1. **多态的概念**：

- 静态绑定与动态绑定。

- 多态的实现方式。

2. **虚函数与纯虚函数**：

- 虚函数的定义与使用。

- 纯虚函数与抽象类。

#### **教学步骤**：

1. 讲解多态的概念（10分钟）。

2. 演示虚函数与纯虚函数的使用（15分钟）。

3. 演示多态的实现（10分钟）。

4. 学生动手实践，教师答疑（10分钟）。

class Animal {

public:

virtual void speak {

cout

}

};

class Dog : public Animal {

public:

void speak override {

cout

}

};

class Cat : public Animal {

public:

void speak override {

cout

}

};

int main {

Animal *myAnimal = new Dog;

myAnimal->speak;

delete myAnimal;

myAnimal = new Cat;

myAnimal->speak;

delete myAnimal;

return 0;

}

```

#### **作业**：

1. 修改`Vehicle`基类，添加虚函数`start`，并在派生类中实现。

2. 创建一个抽象类`Shape`，并派生`Circle`和`Rectangle`类。

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### **第7周：运算符重载**

#### **教学目标**：

1. 理解运算符重载的作用。

2. 掌握常见运算符的重载方法。

3. 学会使用运算符重载简化代码。

#### **教学内容**：

1. **运算符重载的概念**：

- 运算符重载的语法。

- 可重载的运算符。

2. **常见运算符的重载**：

- `+`、`-`、`*`、`/`等运算符的重载。

- `>`运算符的重载。

#### **教学步骤**：

1. 讲解运算符重载的概念（10分钟）。

2. 演示常见运算符的重载（15分钟）。

3. 演示`>`运算符的重载（10分钟）。

4. 学生动手实践，教师答疑（10分钟）。

class Complex {

private:

double real;

double imag;

public:

Complex(double r = 0, double i = 0) : real(r), imag(i) {}

Complex operator+(const Complex &other) {

return Complex(real + other.real, imag + other.imag);

}

friend ostream &operator

};

ostream &operator

out

return out;

}

int main {

Complex c1(1, 2), c2(3, 4);

Complex c3 = c1 + c2;

cout

return 0;

}

```

#### **作业**：

1. 创建一个`Fraction`类，并重载`+`、`-`、`*`、`/`运算符。

2. 重载`

---

### **第8周：模板与泛型编程**

#### **教学目标**：

1. 理解模板的概念与作用。

2. 掌握函数模板与类模板的使用。

3. 学会使用模板实现泛型编程。

#### **教学内容**：

1. **模板的概念**：

- 函数模板与类模板。

2. **函数模板**：

- 函数模板的定义与使用。

3. **类模板**：

- 类模板的定义与使用。

#### **教学步骤**：

1. 讲解模板的概念（10分钟）。

2. 演示函数模板的使用（15分钟）。

3. 演示类模板的使用（10分钟）。

4. 学生动手实践，教师答疑（10分钟）。

template

T add(T a, T b) {

return a + b;

}

template

class Box {

private:

T value;

public:

Box(T v) : value(v) {}

T getValue {

return value;

}

};

int main {

cout

cout

Box intBox(10);

Box doubleBox(10.5);

cout

cout

return 0;

}

```

#### **作业**：

1. 创建一个模板函数`max`，返回两个值中的最大值。

2. 创建一个模板类`Stack`，实现栈的基本操作。

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### **第9周：异常处理**

#### **教学目标**：

1. 理解异常处理的作用。

2. 掌握`try`、`catch`、`throw`的使用。

3. 学会使用异常处理提高程序的健壮性。

#### **教学内容**：

1. **异常处理的概念**：

- 异常处理的语法。

2. **`try`、`catch`、`throw`的使用**：

- 抛出异常与捕获异常。

3. **自定义异常类**：

- 创建自定义异常类。

#### **教学步骤**：

1. 讲解异常处理的概念（10分钟）。

2. 演示`try`、`catch`、`throw`的使用（15分钟）。

3. 演示自定义异常类的使用（10分钟）。

4. 学生动手实践，教师答疑（10分钟）。

class MyException : public exception {

public:

const char *what const noexcept override {

return "My custom exception!";

}

};

int main {

try {

throw MyException;

} catch (MyException &e) {

cout

}

return 0;

}

```

#### **作业**：

1. 修改`Fraction`类，在除数为零时抛出异常。

2. 创建一个自定义异常类`InvalidInputException`，并在程序中使用。

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### **第10周：综合练习与项目实践**

#### **教学目标**：

1. 复习前9周的内容。

2. 通过综合练习巩固所学知识。

3. 完成一个小型项目。

#### **教学内容**：

1. **复习前9周的知识点**：

- 类与对象、构造函数与析构函数、访问控制、继承、多态、运算符重载、模板、异常处理。

2. **综合练习**：

- 编写一个简单的学生管理系统。

- 要求使用类、继承、多态、文件操作等知识点。

3. **答疑与总结**。

#### **教学步骤**：

1. 复习前9周的知识点（20分钟）。

2. 讲解学生管理系统的设计与实现（20分钟）。

3. 学生动手实践，教师答疑（20分钟）。

#### **示例代码**：

```cpp

#include

#include

using namespace std;

class Student {

protected:

string name;

int age;

public:

Student(string n, int a) : name(n), age(a) {}

virtual void display {

cout

}

void saveToFile(ofstream &outFile) {

outFile

}

};

class Undergraduate : public Student {

private:

string major;

public:

Undergraduate(string n, int a, string m) : Student(n, a), major(m) {}

void display override {

cout

}

void saveToFile(ofstream &outFile) {

outFile

}

};

int main {

ofstream outFile("students.txt");

Student *s1 = new Student("Alice", 20);

Student *s2 = new Undergraduate("Bob", 22, "Computer Science");

s1->display;

s2->display;

s1->saveToFile(outFile);

s2->saveToFile(outFile);

outFile.close;

delete s1;

delete s2;

return 0;

}

```

#### **作业**：

1. 完成学生管理系统的编写。

2. 复习所有知识点，准备期末考试。

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### **总结**

通过10周的学习，学生将掌握C++面向对象编程的基础知识，能够使用类、继承、多态等特性编写复杂的C++程序，并具备解决实际问题的能力。

来源：小天课堂

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