C++高级编程：从进阶语法到 C++11 核心特性

课程内容与学习目标

• 课程从已有的 C++ 基础出发，转向语言中更进阶的功能，并包含 C++11 的新增特性。
• 官网列出的学习目标包括开发复杂的 C++ 应用、理解 C++11，以及为需要良好 C++ 知识的岗位申请做准备。

异常处理

• 课程讲解异常基础，以及标准 C++ 异常：在分配内存的构造函数中抛出异常、按引用捕获异常，并使用标准异常基类的 what() 方法。
• 还会创建并派生自标准异常的自定义异常类，重写 what() 描述错误，并通过 try-catch 验证抛出和捕获行为。
• 异常处理顺序部分说明子类应在父类之前被捕获，以配合多态关系处理异常。

文件处理与 STL

• 文件部分包含文本文件写入、使用 ifstream 与 getline 读取文本、处理文件结尾，以及带分隔符读取格式化文本数据。
• 二进制文件部分将非填充结构体写入二进制文件，再读取回来验证数据；课程也涉及结构体与内存填充。
• STL 部分使用 vector、list、map、multimap、set、stack、queue、deque 等容器，涵盖容量管理、迭代器、键值查找、重复键和排序。
• 课程还以自定义对象作为 map 的值和键，涉及默认构造、初始化列表、复制构造、赋值，以及为键重载小于运算符。

运算符重载与模板

• 运算符重载部分实现赋值运算符并讨论浅复制、深复制、复制构造与三法则；赋值运算符以引用形式返回。
• 课程演示左移运算符用于输出对象，以及为复数类重载加法、相等测试和解引用运算符。
• 模板部分说明模板的定义和实现需要同时可见，并以头文件组织模板类；还介绍模板类、模板函数和类型推断。

函数、多态与抽象类

• 课程介绍函数指针的声明、赋值和调用，并将函数指针作为条件测试传递给算法，对字符串 vector 中的匹配项进行计数。
• 对象切片与多态部分比较虚函数和非虚函数，说明向上转型、复制构造造成的切片，以及虚析构函数的清理作用。
• 抽象类与纯虚函数部分阻止基类直接实例化，并通过基类指针和多态方式统一处理派生对象；另包含 functor 内容。

C++11 新特性

• 课程涵盖 decltype、typeid、auto、范围 for 循环，以及嵌套模板类和可迭代的环形缓冲区。
• 初始化部分对比 C++98 与 C++11，涉及花括号初始化、initializer list、nullptr、默认构造函数和禁止复制、赋值。
• Lambda 部分涉及匿名函数、参数、返回类型、捕获表达式、捕获 this、标准 function 类型与 mutable lambda。
• 对象与内存部分包括委托构造、复制省略、返回值优化、左值与右值引用、移动构造和移动赋值运算符。
• 课程还介绍 static_cast、dynamic_cast、reinterpret_cast、完美转发、bind、unique pointer 与 shared pointer。

分形图像项目

• 课程最后创建生成 Mandelbrot 分形图像的程序，使用课程中出现的语言功能，并练习智能指针和数组。
• 项目从位图文件头、信息头、位图类、内存、像素设置与位图写入开始，建立用于输出图像的代码。
• 随后实现 Mandelbrot 算法、坐标缩放、图像比例调整、颜色直方图、迭代次数存储与基于直方图的颜色处理。
• 项目还包含缩放类和缩放列表、居中与应用缩放、重组 main 函数、实现 FractalCreator、RGB 类、颜色插值与按范围着色。

练习安排

• 课程在学习过程中提供练习，前期练习较容易，后期包含难度更高但可选的练习。
• 分形项目的进一步练习涉及调整 Mandelbrot 颜色和迭代次数、预计算数据、使用 profiling 优化、使用 SDL 绘制、点击重绘与缩放，以及内存检查。

适合人群

• 适合已有 C++ 基础、希望进一步增加知识的学习者。
• 也适合了解 C++98、希望学习 C++11 特性的学习者。

前置基础

• 需要具备基本的 C++ 知识。

使用软件

• 需要一个 C++ 编译器。