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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12 KiB
HTML
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<!DOCTYPE html>
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<html lang="zh-CN">
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<head>
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<meta charset="utf-8">
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<title>Day 3 · 泛型与标准库</title>
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<link rel="stylesheet" href="custom.css">
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</head>
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<body>
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<div class="reveal">
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<div class="slides">
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<section>
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<h1>Day 3</h1>
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<h3>泛型与标准库</h3>
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<p class="module-badge">Qt 方向实训 · 第 3 / 4 天 · 讲:练 ≈ 1:2.7</p>
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<ul>
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<li>模块 A（3 课时）：模板 + 类型转换</li>
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<li>模块 B（3 课时）：异常 + IO 流 + STL</li>
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</ul>
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</section>
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<!-- ===================== 模块 A：讲 ===================== -->
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<section>
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<section>
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<p class="module-badge">模块 A · 讲授 35min</p>
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<h2>模板 + 类型转换 <span class="tag tag-lecture">讲</span></h2>
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<ul>
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<li>函数模板 vs 类模板</li>
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<li>模板的局限性</li>
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<li>四种显式类型转换（static / dynamic / const_cast）</li>
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</ul>
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</section>
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<section>
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<h3>类模板：类型不能自动推导 <span class="tag tag-lecture">讲</span></h3>
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<pre><code class="cpp" data-trim data-noescape>
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template<class NameType, class AgeType>
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class Person{
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public:
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Person(NameType name, AgeType age){ mName = name; mAge = age; }
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void showPerson(){ cout << mName << " " << mAge << endl; }
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NameType mName; AgeType mAge;
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};
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// Person P1("德玛西亚", 18); // 非法——类模板不支持类型自动推导
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Person<string, int> P1("德玛西亚", 18); // 必须显式写出模板实参
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</code></pre>
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<p><small>与函数模板最大的区别：函数模板能从实参推导类型，类模板不能——这是常见误用点。
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出处：<a class="filelink" target="_blank"
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href="../../../p01/ch05/class_template_basics.cpp">p01/ch05/class_template_basics.cpp</a></small></p>
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</section>
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<section>
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<h3>dynamic_cast：运行期检查的向下转型 <span class="tag tag-lecture">讲</span></h3>
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<pre><code class="cpp" data-trim data-noescape>
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class Animal { public: virtual void ShowName() = 0; }; // 必须有虚函数（多态类型）
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class Dog : public Animal { virtual void ShowName(){ /*...*/ } };
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class Other { public: void PrintSomething(){} }; // 与 Animal 无继承关系
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Dog* dog01 = new Dog;
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Animal* animal02 = dynamic_cast<Animal*>(dog01); // 子类→父类，合法（其实用不着 dynamic_cast）
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// Dog* dog02 = dynamic_cast<Dog*>(animal01); // 父类→子类：运行期检查，失败返回 nullptr
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// Animal* x = dynamic_cast<Animal*>(other); // 无继承关系：编译期报错
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</code></pre>
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<p><small>dynamic_cast 依赖 RTTI，只对多态类型（含虚函数）生效——这是与 static_cast
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最本质的区别。出处：<a class="filelink" target="_blank"
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href="../../../p01/ch06/dynamic_cast_demo.cpp">p01/ch06/dynamic_cast_demo.cpp</a></small></p>
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</section>
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</section>
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<!-- ===================== 模块 A：练 ===================== -->
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<section>
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<section>
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<p class="module-badge">模块 A · 练习 95min</p>
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<h2>动手：模板与类型转换 <span class="tag tag-practice">练</span></h2>
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</section>
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<section>
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<div class="task-card">
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<h4>任务卡 1 · 写一个通用容器模板 <span class="tag tag-practice">练</span></h4>
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<p>仿照 <a class="filelink" target="_blank"
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href="../../../p01/ch05/class_template_basics.cpp">class_template_basics.cpp</a>，
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写一个 <code>Pair<T1, T2></code> 或简易 <code>Stack<T></code>（push/pop/top，
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栈空时的行为要明确定义）。</p>
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</div>
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</section>
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<section>
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<div class="task-card">
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<h4>任务卡 2 · dynamic_cast 安全向下转型 <span class="tag tag-practice">练</span></h4>
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<p>用 Day2 写的多态类层次（基类指针数组），对每个元素做
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<code>dynamic_cast</code> 判断具体类型，转型失败（返回 nullptr）的分支要写出来，
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不能假设转型一定成功。参照 <a class="filelink" target="_blank"
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href="../../../p01/ch06/dynamic_cast_demo.cpp">dynamic_cast_demo.cpp</a>。</p>
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</div>
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</section>
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<section>
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<div class="task-card">
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<h4>任务卡 3 · 选做：类模板的派生关系 <span class="tag tag-practice">练</span></h4>
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<p>阅读 <a class="filelink" target="_blank"
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href="../../../p01/ch05/class_template_derives_class.cpp">class_template_derives_class.cpp</a>
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与 <a class="filelink" target="_blank"
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href="../../../p01/ch05/class_template_derives_template.cpp">class_template_derives_template.cpp</a>，
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写一句话总结「普通类继承类模板」与「类模板继承类模板」在写法上的区别。</p>
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</div>
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</section>
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</section>
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<!-- ===================== 模块 B：讲 ===================== -->
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<section>
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<section>
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<p class="module-badge">模块 B · 讲授 35min（三块内容合并速览）</p>
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<h2>异常 + IO 流 + STL <span class="tag tag-lecture">讲</span></h2>
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<ul>
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<li>异常：栈解旋、自定义异常类</li>
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<li>文件 IO：文本 vs 二进制</li>
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<li>STL：容器 + 迭代器 + 算法 + 函数对象</li>
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</ul>
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</section>
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<section>
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<h3>栈解旋（stack unwinding） <span class="tag tag-lecture">讲</span></h3>
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<pre><code class="cpp" data-trim data-noescape>
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class Person{
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public:
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Person(string name){ mName = name; cout << mName << "对象被创建!\n"; }
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~Person(){ cout << mName << "对象被析构!\n"; }
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string mName;
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};
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void TestFunction(){
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Person p1("aaa"), p2("bbb"), p3("ccc");
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throw 10; // 抛出异常时，p3/p2/p1 按逆序自动析构——这就是「栈解旋」
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}
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int main(){ try{ TestFunction(); } catch(...){ cout<<"异常被捕获!\n"; } }
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</code></pre>
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<p><small>出处：<a class="filelink" target="_blank"
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href="../../../p01/ch07/stack_unwinding.cpp">p01/ch07/stack_unwinding.cpp</a></small></p>
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</section>
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<section>
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<h3>自定义异常类：继承 std::exception <span class="tag tag-lecture">讲</span></h3>
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<pre><code class="cpp" data-trim data-noescape>
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class MyOutOfRange : public exception{
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public:
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MyOutOfRange(const string errorInfo){ m_Error = errorInfo; }
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virtual const char* what() const noexcept { return m_Error.c_str(); }
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string m_Error;
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};
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// 多个 catch 分支各自匹配不同的异常类型（都直接继承 exception，彼此是平级、不是父子）
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// Person(151) 这里实际只会抛 MyOutOfRange，前两个 catch 分支不会命中——
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// 写多个 catch 分支是为了同一段代码能同时应对「标准库异常」和「自定义异常」两种来源
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try{ Person p(151); }
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catch (out_of_range& e){ cout << e.what(); } // 若改成 throw out_of_range(...) 会走这里
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catch (MyOutOfRange e){ cout << e.what(); } // 本例实际命中的分支
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</code></pre>
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<p><small>强化点：catch 分支的匹配顺序只在「类型存在继承关系」时才重要（子类 catch 必须写在
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父类前面，否则父类分支会先吞掉子类异常）；这里三个类型互不继承，顺序其实不影响本例结果。
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出处：<a class="filelink" target="_blank"
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href="../../../p01/ch07/custom_exception_class.cpp">p01/ch07/custom_exception_class.cpp</a></small></p>
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</section>
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<section>
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<h3>二进制文件读写 <span class="tag tag-lecture">讲</span></h3>
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<pre><code class="cpp" data-trim data-noescape>
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ofstream osm("person.txt", ios::out | ios::binary);
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osm.write((const char*)&p1, sizeof(Person)); // 直接写内存布局，不做任何格式转换
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osm.close();
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ifstream ism("person.txt", ios::in | ios::binary);
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Person p3;
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ism.read((char*)&p3, sizeof(Person)); // 按同样的 sizeof 读回——结构必须一致
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</code></pre>
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<p><small>二进制 IO 要求读写两端的结构体内存布局完全一致（含 padding），跨平台/跨编译器
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不保证兼容。出处：<a class="filelink" target="_blank"
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href="../../../p01/ch08/binary_file_io.cpp">p01/ch08/binary_file_io.cpp</a></small></p>
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</section>
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<section>
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<h3>STL：容器 + 迭代器 + 算法 + 函数对象 <span class="tag tag-lecture">讲</span></h3>
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<pre><code class="cpp" data-trim data-noescape>
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// 谓词（函数对象）驱动算法
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class GreaterThenFive{ public: bool operator()(int num){ return num > 5; } };
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vector<int>::iterator it = find_if(v.begin(), v.end(), GreaterThenFive());
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class MyCompare{ public: bool operator()(int a,int b){ return a > b; } };
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sort(v.begin(), v.end(), MyCompare()); // 用函数对象改变算法策略——从小到大 → 从大到小
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</code></pre>
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<p><small>STL 的核心思想：容器负责存储，算法负责操作，迭代器是两者之间的胶水，
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函数对象（谓词）负责定制算法行为。出处：
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<a class="filelink" target="_blank" href="../../../p01/ch09/s03/vector_iterator.cpp">p01/ch09/s03/vector_iterator.cpp</a>、
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<a class="filelink" target="_blank" href="../../../p01/ch09/s04/predicate.cpp">p01/ch09/s04/predicate.cpp</a></small></p>
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</section>
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</section>
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<!-- ===================== 模块 B：练 ===================== -->
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<section>
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<section>
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<p class="module-badge">模块 B · 练习 95min（任选其二，第三个留参考）</p>
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<h2>动手：异常 / STL / 文件 IO <span class="tag tag-practice">练</span></h2>
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</section>
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<section>
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<div class="task-card">
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<h4>任务卡 1 · 给类加异常处理 <span class="tag tag-practice">练</span></h4>
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<p>给 Day1/Day2 写的类加一个自定义异常类（继承 <code>std::exception</code>），
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非法参数（如负数年龄）抛出异常，调用方 <code>catch</code> 后打印信息、程序不崩溃。
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参照 <a class="filelink" target="_blank"
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href="../../../p01/ch07/custom_exception_class.cpp">custom_exception_class.cpp</a>。</p>
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</div>
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</section>
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<section>
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<div class="task-card">
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<h4>任务卡 2 · vector + 算法解决实际问题 <span class="tag tag-practice">练</span></h4>
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<p>用 <code>vector</code> 存一组「学生成绩」，用 <code>sort</code> +
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自定义谓词按成绩排序，再用 <code>find_if</code> 找出所有不及格的学生并打印。
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参照 <a class="filelink" target="_blank"
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href="../../../p01/ch09/s04/predicate.cpp">predicate.cpp</a>。</p>
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</div>
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</section>
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<section>
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<div class="task-card">
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<h4>任务卡 3 · 结构体数组的二进制读写 <span class="tag tag-practice">练</span></h4>
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<p>参照 <a class="filelink" target="_blank"
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href="../../../p01/ch08/binary_file_io.cpp">binary_file_io.cpp</a>，把一个结构体数组
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（如 5 个学生记录）写入二进制文件，再读出并逐条打印校验，确认与写入前一致。</p>
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</div>
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</section>
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</section>
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<!-- ===================== 收尾 ===================== -->
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<section>
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<h2>当日产出验证</h2>
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<div class="verify-box">
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<h4>验收标准</h4>
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<pre><code class="bash" data-trim>cmake --build build --target all_p01_ch05
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cmake --build build --target all_p01_ch07
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cmake --build build --target all_p01_ch09_s04</code></pre>
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<p>全绿；至少 1 个模板类 + 1 个用 STL 容器/算法解决实际小问题的程序。</p>
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</div>
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<p class="footer-note"><small>明日预告：Day 4 —— Qt 桌面全景（1 天快速建立骨架认知
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+ 动手做一个可跑的小工具）</small></p>
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<p><a class="filelink" href="index.html">返回目录</a></p>
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</section>
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</div>
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</div>
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</html>
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