张宗平
b89819d5db
大纲按「3天C++强化(含OOP)+1天Qt桌面」组织，讲:练≈1:2.7；每个知识点直接 链接仓库真实代码文件与 ERRATA/VERSION_NOTES 里记录的具体坑。幻灯片 vendor 了 reveal.js 5.2.1（核心+highlight插件），零 CDN 依赖，配 serve.py 本地起服务（仅绑定 127.0.0.1）供离线播放，代码链接可点开查看源码。
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# 教案大纲 —「Qt 方向」4 天实训
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> 配套材料：`docs/teaching/slides/day1.html` … `day4.html`（reveal.js 交互幻灯片，已
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> vendor 进仓库，离线可用，见文末「材料与播放方式」）。
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## 0. 受众假设（显式声明，供随时纠偏）
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**本教案假定学员已掌握 C++ 基础语法与面向对象概念（类、继承、多态等术语不陌生），
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但未接触过 Qt。** 这是本次问答中用户明确选择的组合：
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- 先修水平：「已熟悉 C++/OOP，只是不了解 Qt」
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- 4 天主线：「3 天 C++ 强化（含 OOP）+ 1 天 Qt 桌面」
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两者合起来的落地方式是：**Part1（C++/OOP）3 天不讲入门语法，改为「强化 / 纠错 /
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深挖」定位**——重点讲仓库里已经踩过并记录在 `docs/ERRATA.md` 的真实坑、
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`docs/VERSION_NOTES.md` 里的跨版本反直觉结论，以及对象模型、虚函数表这类「学过但
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未必讲透」的机制；**Part3（Qt）压缩进 1 天**，定位是「快速建立骨架认知 + 挑一个
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方向动手做出一个可跑的小工具」，不追求覆盖全部 29 个目标。
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> 如果实际学员水平达不到「已熟悉 C++/OOP」，Day1–3 的讲授部分需要退回到语法讲解，
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> 练习任务保持不变但预期完成度应下调——教师可据此现场调整，无需改讲义结构。
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## 1. 总体目标
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1. 学员能解释 C++ 相对 C 的关键扩展机制的**原理**（不是背语法），并能指出这些语法在
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哪个标准版本才成立/失效。
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2. 学员能独立分析并修正一段有缺陷的 C++/Qt 代码（本仓库的 `ERRATA*.md` 就是活教材）。
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3. 学员能读懂并扩展一个 Qt 桌面小程序（信号槽、控件、事件、绘图、文件 IO 至少覆盖一类）。
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4. 每天结束都有一个**可运行、可验证**的产出（不是抄书面练习）。
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## 2. 课时结构（讲:练 ≈ 1:3 的落地方式）
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每天 6 课时（45 分钟/课时 ×6 = 270 分钟），分两个模块，模块内部再拆讲/练/答疑：
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| 模块 | 时长 | 讲授 | 练习 | 小结/答疑 | 讲:练 |
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| 模块 A（上午，3 课时） | 135min | 35min | 95min | 5min | ≈1:2.7 |
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| 模块 B（下午，3 课时） | 135min | 35min | 95min | 5min | ≈1:2.7 |
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全天讲授 70min / 练习 190min，比例 ≈1:2.7，接近题目要求的 1:3；`docs/teaching/slides/`
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每天的 HTML 幻灯片按「模块 A 讲 → 模块 A 练习任务卡 → 模块 B 讲 → 模块 B 练习任务卡」
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组织，练习任务卡本身就是幻灯片的一部分（放投影上，学员对着做），教师在 95min 内巡场答疑。
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## 3. 四天总览
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| Day | 主题 | 模块 A | 模块 B |
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|---|---|---|---|
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| 1 | C++ 对 C 的扩展 + 类和对象基础 | `p01/ch02` `p01/ch03` 强化精讲 | `p01/ch04/s01–s03` 封装/构造析构 |
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| 2 | OOP 进阶 | `p01/ch04/s04–s06` 对象模型/友元/运算符重载 | `p01/ch04/s07–s08` 继承/多态 |
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| 3 | 泛型与标准库 | `p01/ch05` 模板 + `p01/ch06` 类型转换 | `p01/ch07` 异常 + `p01/ch08` IO流 + `p01/ch09` STL |
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| 4 | Qt 桌面全景 | `p03/ch02–ch05` 项目/信号槽/主窗口 | `p03/ch06` `p03/ch08–ch11` 对话框/控件/事件/绘图/文件（速览+分组选做） |
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标注约定：下文表格中 **讲** = 课堂演示讲解，**练** = 学员必须动手完成，**参考** = 不
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在课堂展开、留作课后自学（文件仍在仓库里，链接照给）。24 课时不可能覆盖全部 173 个
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目标，所有清单都是**精选**而非全集，未点名文件默认按「参考」处理。
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## Day 1 — C++ 对 C 的扩展 + 类和对象基础
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### 模块 A：C++ 对 C 的扩展（强化，非入门）
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**讲（35min）**——只挑「学过但容易讲不透」的点，每点配 ERRATA/VERSION_NOTES 出处：
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| 知识点 | 文件 | 强化角度 |
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|---|---|---|
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| namespace 在函数体内定义为什么非法 | `p01/ch03/namespace_syntax.cpp`（对照 `docs/ERRATA.md` `[58954439:3/6/7]`） | wiki 原文的错误写法 + 编译器报错原文，讲“作用域”不是“文件顺序” |
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| 函数重载的决议机制 | `p01/ch03/function_overload_mechanism.cpp`、`function_overload_basics_2.cpp`（`ERRATA` `[58954439:42] ambiguous-overload`） | 名字改写(name mangling)与重载集合，为什么会出现二义性 |
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| const 的本质 vs `#define` | `p01/ch03/const_diff_summary.cpp`、`const_vs_define.cpp` | 类型检查、作用域、编译期替换的本质差异 |
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| 引用的本质 | `p01/ch03/reference_essence.cpp` | “引用是自动解引用的 const 指针”这一实现视角 |
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| 三目运算符可否作左值——纯版本差异 | `p01/ch03/ternary_operator.c` vs `ternary_operator.cpp` | 现场用 `tools/std_probe.py` 演示，对照 `docs/VERSION_NOTES.md` §2 |
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**练（95min）**：
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- 任务卡 1：在 `p01/ch03` 挑 8–10 个文件（namespace / reference / overload / const 系列），
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逐个 `tools/run.sh <target>` 跑通，对照 `docs/ERRATA.md` 里的对应条目，写一句话解释
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“wiki 原文错在哪、为什么现在的写法是对的”。
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- 任务卡 2（版本探针实操）：
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```bash
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tools/std_probe.py --lang c --file p01/ch03/ternary_operator.c \
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--standards c89,c99,c11,c17 --pedantic-errors
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```
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记录哪个标准报错、哪个不报错，对照 `docs/VERSION_NOTES.md` §2 的结论。
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- 任务卡 3（拔高，选做）：阅读 `ERRATA.md` `[58954439:42]`，解释 dedupe 脚本为什么会把
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重载函数改名导致二义性——这是一个「工具误伤正确代码」的真实案例，训练读 diff 的能力。
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### 模块 B：类和对象基础
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**讲（35min）**：
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| 知识点 | 文件 | 强化角度 |
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|---|---|---|
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| 封装：C 结构体+函数 vs C++ 类 | `p01/ch04/s01/class_encapsulation.c` 对比 `class_encapsulation.cpp` | 同一问题两种语言写法并排看 |
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| 构造/析构时机 | `p01/ch04/s03/ctor_and_dtor.cpp` | 强调 `ERRATA` 里一串 `missing-include`（`[58954451:0..13]`）——wiki 原文常见疏漏，编译器不报错但运行期用到 `strcpy`/`strlen` 会炸 |
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| 深拷贝 vs 浅拷贝 | `p01/ch04/s03/deep_vs_shallow_copy.cpp` | 用析构函数里的打印现场演示悬垂指针/double free |
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| 静态成员与单例 | `p01/ch04/s03/static_singleton.cpp` | 静态成员的生命周期 |
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**练（95min）**：
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- 任务卡 1：以 `p01/ch04/s02/point_and_circle.cpp` 或 `cube_class_design.cpp` 为起点，
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新增一个成员函数（如计算面积/体积），编译运行验证。
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- 任务卡 2：修改 `deep_vs_shallow_copy.cpp`，故意触发浅拷贝析构两次释放同一块内存，
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用 `run.sh` 观察崩溃或输出异常，再改回深拷贝对比。
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- 任务卡 3：参照 `static_singleton.cpp` 独立写一个单例类（禁止拷贝构造）。
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**当日产出验证**：`cmake --build build --target all_p01_ch03` 与 `all_p01_ch04_s03`
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全绿；至少完成 1 个浅拷贝崩溃复现 + 修复对比。
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## Day 2 — OOP 进阶
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### 模块 A：对象模型 / 友元 / 运算符重载
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**讲（35min）**：
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| 知识点 | 文件 |
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|---|---|
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| this 指针与常量成员函数 | `p01/ch04/s04/this_pointer.cpp`、`const_member_function.cpp` |
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| 友元破坏封装的取舍 | `p01/ch04/s05/friend_syntax.cpp` |
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| 运算符重载全景（=, ==, [], (), ++/--） | `p01/ch04/s06/overload_assignment.cpp`、`overload_equality.cpp`、`overload_function_call.cpp`、`overload_increment_decrement.cpp` |
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**练（95min）**：
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- 任务卡 1：给一个自定义类实现 `operator=`（配合深拷贝）+ `operator==`，参照
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`overload_assignment.cpp` / `overload_equality.cpp`。
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- 任务卡 2：实现一个重载了 `operator[]` 的简单容器类（参照
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`overload_pointer_operator.cpp` 的思路），做边界检查。
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- 任务卡 3（选做）：`overload_with_friend.cpp`——用友元函数实现 `operator<<`，
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讨论“为什么流输出运算符通常不能是成员函数”。
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### 模块 B：继承与多态
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**讲（35min）**：
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| 知识点 | 文件 | 强化角度 |
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|---|---|---|
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| 继承中构造/析构的顺序 | `p01/ch04/s07/inheritance_ctor_dtor_order.cpp` | 先基类后派生类构造，析构相反 |
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| 同名成员遮蔽 | `p01/ch04/s07/same_name_members.cpp` | 作用域遮蔽 vs 重写 |
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| 虚继承解决菱形问题 | `p01/ch04/s07/diamond_virtual_inheritance.cpp` | 内存模型图示（vbptr） |
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| 纯虚函数/抽象类 | `p01/ch04/s08/pure_virtual_dtor.cpp` | `ERRATA` `[58954469:5] abstract-instantiation`——wiki 原文误实例化了抽象类 |
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| 虚析构的意义 + 裁切问题 | `p01/ch04/s08/virtual_dtor_purpose.cpp`、`upcast_problem.cpp` | 用基类指针 delete 派生类对象不加 virtual 析构的内存泄漏演示 |
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**练（95min）**：
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- 任务卡 1：跑 `upcast_problem.cpp`，观察未加 `virtual` 时的行为，然后手动加上
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`virtual` 关键字重新编译对比输出差异。
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- 任务卡 2：设计一个含虚析构的基类 + 2 个派生类，用基类指针数组管理对象，验证
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析构顺序正确、无内存泄漏（可选 `valgrind` 或简单打印计数）。
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- 任务卡 3（选做）：`diamond_virtual_inheritance.cpp` 与 `diamond_virtual_inheritance_2.cpp`
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对比普通继承 vs 虚继承的成员地址/构造次数。
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**当日产出验证**：一个「基类指针管理派生类对象、正确释放」的可运行小程序。
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## Day 3 — 泛型与标准库
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### 模块 A：模板 + 类型转换
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**讲（35min）**：
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| 知识点 | 文件 |
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|---|---|
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| 函数模板 vs 类模板 | `p01/ch05/function_template.cpp`、`class_template_basics.cpp` |
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| 模板的局限性 | `p01/ch05/template_limitations.cpp`、`template_vs_function.cpp` |
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| 四种显式类型转换 | `p01/ch06/static_cast_demo.cpp`、`dynamic_cast_demo.cpp`、`const_cast_demo.cpp` |
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**练（95min）**：
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- 任务卡 1：仿照 `class_template_basics.cpp` 写一个通用 `Pair<T1, T2>` 或简易 `Stack<T>` 类模板。
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- 任务卡 2：用 `dynamic_cast` 对一个多态类层次做安全向下转型判断（失败返回 `nullptr` 的分支要写出来），
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参照 `dynamic_cast_demo.cpp`。
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- 任务卡 3（选做）：`class_template_derives_class.cpp` / `class_template_derives_template.cpp`——
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类模板的派生关系。
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### 模块 B：异常 + IO 流 + STL
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**讲（35min，三块内容合并速览，各分配约 12min）**：
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| 知识点 | 文件 |
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|---|---|
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| 异常语法与栈展开 | `p01/ch07/exception_syntax.cpp`、`stack_unwinding.cpp` |
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| 自定义异常类 / `std::exception` 体系 | `p01/ch07/custom_exception_class.cpp`、`std_exception_library.cpp` |
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| 文件 IO（文本/二进制） | `p01/ch08/ascii_file_io.cpp`、`binary_file_io.cpp` |
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| STL 三大组件速览 | `p01/ch09/s02/stl_components_case.cpp` |
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| 常用容器 + 迭代器 | `p01/ch09/s03/vector_iterator.cpp`、`list_data_structure.cpp` |
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| 算法 + 函数对象 | `p01/ch09/s04/predicate.cpp`、`function_object.cpp`、`traversal_algorithms.cpp` |
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**练（95min，任选其二完成，第三个留参考）**：
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- 任务卡 1：给 Day2 写的类加异常处理——非法参数抛自定义异常，`catch` 后打印信息不崩溃。
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- 任务卡 2：用 `vector` + `<algorithm>`（`sort` / `find_if`）完成一个小任务（如“找出成绩表中不及格的学生”）。
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- 任务卡 3：参照 `binary_file_io.cpp` 把一个结构体数组写入二进制文件再读出校验。
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**当日产出验证**：至少 1 个模板类 + 1 个使用 STL 容器/算法解决实际小问题的程序。
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## Day 4 — Qt 桌面全景（1 天，快速建立骨架认知 + 动手做一个可跑小工具）
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> 定位声明：Day1–3 是「强化已知」，Day4 是「Qt 零基础入门」——**讲授压缩为骨架级
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> 讲解，练习是「跟着例子改」而不是从零写**。9 个章节、29 个目标不追求全覆盖，
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> 模块 B 采用分组选做。所有 Qt 目标运行前需先执行
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> `tools/install_qt_host.sh`（一次性）与
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> `cmake -S . -B build -G Ninja -DBUILD_QT_PART=ON -DCMAKE_PREFIX_PATH=$PWD/.qt514/5.14.2/gcc_64`。
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### 模块 A：项目结构 / 第一个程序 / 信号槽 / 主窗口
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**讲（35min）**：
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| 知识点 | 文件 |
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|---|---|
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| 最小 Qt 程序结构（`QApplication` + `exec()`） | `p03/ch02/minimal_qt_app.cpp` |
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| 控件创建与显示 | `p03/ch03/button_creation.cpp` |
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| 内置信号槽 / 自定义信号槽 / lambda 槽 | `p03/ch04/builtin_signal_slot.cpp`、`custom_signal_slot.cpp`、`lambda_signal_slot.cpp` |
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| `QMainWindow` 中心部件与停靠窗口 | `p03/ch05/central_widget.cpp`、`dock_widget.cpp` |
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**练（95min）**：
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- 任务卡 1：编译运行 `minimal_qt_app` 与 `button_creation`（先用离屏模式验证再选做真实窗口）：
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```bash
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QT_QPA_PLATFORM=offscreen tools/run_qt.sh minimal_qt_app
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```
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- 任务卡 2：仿 `custom_signal_slot.cpp` 给按钮连接一个自定义信号槽（点击后改变一个 `QLabel` 文本）。
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- 任务卡 3：用 `QMainWindow` + `dock_widget.cpp` 搭一个「中心区+侧边栏」的窗口骨架。
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### 模块 B：对话框 / 控件 / 事件 / 绘图 / 文件（速览 + 分组选做）
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**讲（35min，五个方向各约 7min 速览，只给「这个方向能做什么」的骨架认知）**：
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| 方向 | 文件 |
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|---|---|
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| 对话框（模态/非模态/文件/消息框） | `p03/ch06/modal_dialog.cpp`、`file_dialog.cpp`、`message_box_question.cpp` |
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| 常用控件（图片/文本标签、自定义控件） | `p03/ch08/label_pixmap.cpp`、`label_text_html.cpp`、`custom_widget.cpp` |
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| 事件机制（鼠标事件、事件过滤器） | `p03/ch09/mouse_event.cpp`、`event_filter_mainwindow.cpp` |
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| 绘图（`QPainter`、绘图设备） | `p03/ch10/qpainter_basic.cpp`、`paint_device_qimage.cpp` |
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| 文件系统（`QFile`/`QTextStream`/`QDataStream`） | `p03/ch11/qfile_basic.cpp`、`qtextstream_io.cpp`、`qdatastream_io.cpp` |
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**练（95min，三选一，分组完成，组内可互相帮忙）**：
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- **方案 A：图片查看器雏形** —— `label_pixmap.cpp` + `file_dialog.cpp`：用文件对话框选图片，
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加载到 `QLabel` 显示。
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- **方案 B：简易绘图板** —— `qpainter_basic.cpp` + `mouse_event.cpp`：监听鼠标拖动事件，
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用 `QPainter` 画出轨迹。
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- **方案 C：文本文件小工具** —— `qfile_basic.cpp` + `qtextstream_io.cpp`：读一个文本文件、
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统计行数/字符数，写回一个新文件。
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**当日产出验证**：每组现场用 `QT_QPA_PLATFORM=offscreen tools/run_qt.sh <target>`（或有
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X 环境时直接运行）演示自己选做的方案，教师验收「编译通过 + 交互符合预期」。
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## 4. 验证与考核方式
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- 每天结束前 10 分钟（占用小结时间的延伸，或作为课后作业）：学员提交当天练习任务卡的
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产出文件，用 `cmake --build build` 验证全绿。
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- Day4 结束：三选一小工具的现场演示，作为本次实训的最终考核点。
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- 教师侧参考答案：所有练习任务的「正确写法」在仓库对应文件里已经存在（生成器产出即
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正确版本），可直接用作评分参照；`docs/ERRATA*.md` 记录了每一处修正，可用于讲解
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“错在哪、对在哪”。
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## 5. 材料与播放方式
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- 大纲：本文件 `docs/teaching/OUTLINE.md`。
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- 交互幻灯片：`docs/teaching/slides/day1.html` … `day4.html`，`index.html` 为入口页。
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- 技术方案：reveal.js 5.2.1（仅 `dist/` 核心 + `plugin/highlight`）已 vendor 进
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`docs/teaching/slides/reveal/`，**零 CDN 依赖**，断网教室也能播放。
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- 播放方式（代码链接用相对路径指向仓库源文件，需要 HTTP 而非 `file://` 才能正常跳转）：
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```bash
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cd /home/charles/workspaces/qt-course
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python3 -m http.server 8000
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# 浏览器打开 http://localhost:8000/docs/teaching/slides/index.html
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```
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- 幻灯片内所有「文件」链接均为相对本仓库路径的可点击链接，点开后由浏览器直接展示
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源码（配合上面的 http.server）；教师也可直接在编辑器里打开同一路径带学员精读。
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