由学生到程序员的问题和对策

本文分析了计算机专业学生在编程中存在的问题,如自学能力不足、逻辑思维弱等,并提出针对性对策,包括调动学习积极性、教会学生正确学习方法及确保足够学习时间。

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一、问题。

首先暴露一下,有些计算机专业学生的问题:

1.自学能力不强。表现在对于一些在开发中遇到的问题,不知道使用帮助工具,如MDSN(.NET方向),baidu等。甚至,在遇到一些问题的时候,只能等待,一点主动寻求解决方案的意识都没有。

2.逻辑思维能力不强。遇到问题,不主动思考。

举一个例子:Web网站的三层体系结构设计。有的学生,对中间业务逻辑层的业务实体的抽象特别吃力。原因可能有以下几个方面:可能在学习过程中,对OO和三层体系学的不够扎实,所以在对事务逻辑进行抽象时,感觉老虎吃天,无从下口,老感觉心里没有底(调查所得),或者说想到的东西不能形成系统。也就是多少抽象出一些类中的成员,但成员与成员之间的关系?哪个成员是必须的?哪个可以通过别的成员衍生而来?最终形成一个完整体现功能的系统感觉很吃力。

最主要的原因就是思考时得不到理论指导,思考也只能是零碎的,片断的。

3.灵活运用不够。表现在使用别人的代码,或者查到了相关资料,运用灵活度不够。这说明了自学能力欠缺,理论基础差。有东西,但无法理解其实质(即要表达的功能),只能生搬硬套,导致出现了各种问题。

最根本的原因:不理解算法,无法编程。如果学生对自己的系统功能很熟悉(起码有思路),可以去参考代码,做适当修改;同时如果学生对代码(别人的)要表达的功能很熟悉,同样可以在原来代码的基础上做一些更改,经过自己思维的加工成为自己的东西。体现了学生没有思考能力。

4.自己动手能力差。举个例子:连简单的word都要在老师的帮助下完成,自我动手能力有待加强。

5.无法和老师正常交流。有一些学生,对一些问题的理解不上去,认为老师的讲解太专业,听不懂。

当然,还有一些其它的问题。

二、对策

1、现状分析

问题暴露出来了,那就对症下药。在给出对策之前,先做一个简单的分析。

(1)有目共睹,四年制本科计算机人才很多编程能力不强,不适合企业要求。有人在网上就抱怨是:本科的人才培养方案出了问题。

我认为不是的。在我看来本科的课程体系设置还是比较科学的。有理论,有实践。(如:数据结构,操作系统,算法分析,软件工程,语言基础)。所以如果出问题,只能是实施过程出了问题(这在我的以前的一篇文章中提到过),着重于理论,就连实践性很强的课也被一大堆理论所代替。

出现这种现象的原因:一可能是条件不允许,没有实训基地。学生和计算机无法做到一对一。二可能就是老师引导不够,整个学软件开发的环境不好。据我了解,国外的一些著名大学,如麻省理工大学,斯坦福大学,开设的课程也都是这些。只是他们环境比较好,计算机应用比较普及。

所以我想说的是,如果硬件条件改善了,那就该找找实施过程的问题了。

(2)还有一个问题就是,学生到底能不能直接在学校的培养下成为程序员。答案当然是能!据我了解的一些在校外做java培训的学生,他们在学校时,学习成绩都是很一般的。但经过不到半年的培训,等到他们毕业答辩的时候,对于MVC架构,Hibernate等技术,虽然在介绍概念时有一点生硬,但能够听的出来,都理解了。

这就说明了一个问题:在学生想学(在某种刺激下),而且实践过程控制得当的情况下,学校是完全可以培养出适合企业要求的人才的。

2、真正的对策

通过我们的分析(学校和培训机构的比较,和对学生学习现有问题的分析),得到对策如下:

(1)调用学生的积极性。

学习积极性的提高,在于老师不断的鼓励,而且老师要一视同仁。尽量不要让学生有畏惧心理(不敢或者说不想问问题,因为听不懂,久而久之,也就不再问了)。其实,每一个学生都想学好,但最后没有坚持住。所以应该在教学过程中,抓住他们的软肋,激励和严格要求并存,并适时的与学生交流,而且在交流过程中要体现出来:老师很希望学生成才,同时也有信心学生能成才。哪怕是学生自己先失去了信息,在老师的激励下说不定会再次建立起学习成才的信心。当然,应该建立在水平沟通的基础上。

总之,首先要让学生想去学习,有信心去学习,才有可能学好习。上述暴露的问题4就是因为学生没有信心能干好。

(2)教会学生如何去学习。如果学生想去学习,有信心去学习,那么剩下的问题就是怎么样去学习了。这是本质!也就是让学生具备一定的自学能力,有一定的逻辑思维,能灵活运用。也就是解决问题1,2,3。

我认为:首先,老师要引导学生思考,而不是填鸭式灌输。在上课的时候,应该多类比,多启发.

举个例子,比如讲FCL中的某个类,就可以让学生打开MSDN和reflector,老师只要讲课堂内容牵涉到的成员,对于其它的成员就没有必要讲,也没有时间讲。可以留给学生课下去学习。在整个内容体系中,肯定不只一次使用MSDN,那么就可以多次告诉学生,可以通过MSDN哪个部分学习哪方面的知识。如类的命名空间,类的定义,继承以及成员的用法等等。

时间长了,就形成习惯了!

这就对老师提出了更高的要求:要多启发,多类比。我上课的经验告诉我,如果对某一个知识点熟悉,那么展开的就多一些,如果不是很熟悉,那么只能小心翼翼的展开。我判断“熟悉”与“不熟悉”的标准就是:对一个知识点的定义,使用范围,可能出现的问题,相应的替代方案,各自的优缺点,包括是否在以前的项目中使用过等都能说出来。

所以要求老师,只有熟悉了,才能写出来,讲出来。这就和我们写教案,然后讲教案,回头再总结教案是一个道理。所以要学无止境,海纳百川,方能做到艺高人胆大,才能对内容运用自如,才能更好的展开,介绍给学生。

其次,如果有可能,要让学生象老师一样去思考,建议学生多做总结,想到的东西要能写出来,那说明真正理解了,会了。现行的各种考试之所以有这么多弊端,但每年还在进行。就说明这一点。所以学习同样的书,同样的内容,想的多的学生能更好地去做,但做的多但不去想的学生进步不大。其实细想想,后一部分学生有很多不是想着去做的,而是模仿别人去做的。

所以对于案例教学方法中案例的作用,不是告诉学生代码是什么样的,而更重要的是介绍形成案例的思维方式,应该如何划分模块?为什么?应该如何抽象实体?为什么?实体间有什么样的联系?为什么?这样,以优秀案例的“点”让学生了解雷同的业务场景的“面”,扩大视野。

总之,学生自己有信心,老师在实践过程中讲究“引导”学生思考,在思考的基础上去“实践”。在实践的过程中,能够在老师的引导下去查资料,查帮助文档或者最终由老师指导着完成,而不是老师直接单纯地给代码,起码在给代码的同时,要告诉学生代码产生的思路。

(3)还有就是要保证学生的学习时间,这一点其实不太难,如果学生在老师的引导下,有足够的信心和兴趣去编程,那么只要老师下达任务就可以了,即所谓的“任务驱动”。一定要保证时间。

让学生去编程,才能发现问题,在师生建立水平沟通的前提下,老师给予指导(灌输思想),让其试着去解决问题(只要用心,问题总能解决),最终解决问题,形成自己的知识体系(经验)。

多次迭代上述过程,对老师而言,可以有更多的时间去充实自己,来积攒自己的那一桶水,以便更好地给学生那一杯水;对学生而言,锻炼了其独立做事的能力。

最后还有一个要注意的问题:如果学生的时间保证不了,那还不如填鸭式灌输。“自由”学习是一把双刃剑。所以,老师给学生留的作业要能够让学生完成,同时没有时间浪费。另外,对过程的监管和对学生的辅导,要求老师要付出更大的精力!
 

<think>好的,我现在需要帮用户写一份关于C++ RAII机制的详细教程,确保有C++基础的大学生都能看懂。首先,我得回忆一下RAII的核心概念,然后考虑如何由浅入深地讲解。 用户提到要“详细到极致”,所以可能需要从基本概念开始,逐步展开,包括原理、实现步骤、应用场景、注意事项,以及实际例子。可能需要先介绍资源管理的问题,再引出RAII的必要性,接着详细说明如何用构造函数析构函数来管理资源。 我应该先确定教程的结构。可能的章节包括:什么是RAII,为什么需要RAII,RAII的实现原理,标准库中的例子(比如智能指针),自定义RAII类的步骤,异常安全与RAII的关系,常见错误及避免方法,实际应用案例,以及总结。 需要确保每个部分都有足够的例子,尤其是对比没有使用RAII使用了RAII的代码,这样学生能直观看到区别。比如,可以先用传统的手动管理文件句柄的方式,展示可能的内存泄漏问题,再用RAII的方式解决。 还要注意术语的解释,比如构造函数、析构函数、作用域、异常安全等,可能需要简要回顾这些概念,但用户说读者有C++基础,所以不需要太基础的内容,但要足够清晰。 在讲解自定义RAII类时,可能需要分步骤,比如资源获取在构造函数中,释放放在析构函数,如何处理拷贝移动(Rule of Three/Five),这部分容易出错,需要详细说明。 另外,异常安全的部分很重要,因为RAII的一个优势就是在异常发生时自动释放资源,这里可能需要一个抛出异常的例子,展示即使出现异常,资源也能正确释放。 实际应用案例部分,可以举文件操作、数据库连接、锁管理等例子,这样学生能联想到实际使用场景。 可能还需要提醒常见的错误,比如在构造函数中抛出异常导致资源泄漏,或者没有正确实现拷贝构造函数等,给出解决方案。 最后,总结RAII的优势,比如简化代码、避免泄漏、提高异常安全性等,并推荐实践方法,比如优先使用智能指针等。 现在检查是否有遗漏的部分,比如智能指针的不同类型(unique_ptr, shared_ptr)的简要介绍,或者RAII在STL容器中的应用。可能需要提到,但不用太深入,因为重点是机制本身。 需要确保语言通俗易懂,避免过于学术化的表述,多用类比代码示例。比如将资源管理比作借书还书,必须自动归还,避免忘记。 可能还需要比较其他语言的资源管理方式,比如Java的try-with-resources或Python的with语句,但重点还是C++的RAII。 最后,结构要清晰,每个部分有小标题,代码示例有详细注释,关键点用强调或注意事项框出。这样读者可以逐步跟随教程理解RAII的各个方面。</think>以下是为您准备的极致详细C++ RAII机制教程,采用结构化教学方式,配合原理图解实战代码示例: # 深度解析C++ RAII编程范式 ## 目录 1. 前置知识回顾 2. 什么是RAII? 3. 为何需要RAII? 4. RAII核心原理 5. 标准库应用实例 6. 手写RAII类 7. 异常安全保证 8. 典型应用场景 9. 常见陷阱与对策 10. 现代C++最佳实践 --- ## 1. 前置知识回顾 - **构造函数**:对象创建时自动执行 - **析构函数**:对象销毁时自动执行(`~ClassName()`) - **作用域生命周期**:局部对象在离开作用域时销毁 - **异常机制**:`throw`/`try`/`catch`工作流程 --- ## 2. 什么是RAII? **Resource Acquisition Is Initialization**(资源获取即初始化) - 核心思想:资源生命周期与对象生命周期绑定 - 关键原则: - 资源获取在构造函数中完成 - 资源释放在析构函数中保证 - 管理范畴: ```text 内存 → 文件句柄 → 网络连接 → 图形资源 → 线程锁 ``` --- ## 3. 为何需要RAII?(代码对比示例) ### 传统方式(易错示例) ```cpp void processFile() { FILE* file = fopen("data.txt", "r"); if(!file) return; // 使用文件过程中... if(some_error_condition) { return; // 忘记关闭文件! } // 更多操作... fclose(file); // 必须显式释放 } ``` ### RAII方式(安全示例) ```cpp class FileHandler { public: explicit FileHandler(const char* filename, const char* mode) : handle(fopen(filename, mode)) {} ~FileHandler() { if(handle) fclose(handle); } // 禁用拷贝(后续章节解释) FileHandler(const FileHandler&) = delete; FileHandler& operator=(const FileHandler&) = delete; private: FILE* handle; }; void processFile() { FileHandler fh("data.txt", "r"); // 打开文件 // 自动关闭保证: // 1. 正常退出作用域 // 2. 异常抛出 // 3. 提前return } ``` --- ## 4. RAII核心原理(附内存时序图) ```text |-- 对象构造 --|-- 资源使用期 --|-- 对象析构 --| ↓ ↓ ↓ 资源获取 操作资源 自动释放 ``` ### 关键保证: 1. **异常安全**:即使代码抛出异常,析构函数仍会执行 2. **作用域控制**:精确控制资源释放时机 3. **所有权明确**:资源与对象绑定,避免悬空指针 --- ## 5. 标准库RAII组件 ### 5.1 智能指针家族 ```cpp #include <memory> void demo() { // 唯一所有权指针 std::unique_ptr<Widget> uptr = std::make_unique<Widget>(); // 共享所有权指针 std::shared_ptr<Resource> sptr1 = std::make_shared<Resource>(); auto sptr2 = sptr1; // 引用计数+1 // 弱引用指针 std::weak_ptr<Resource> wptr = sptr1; } ``` ### 5.2 容器类 ```cpp std::vector<Employee> loadEmployees() { std::vector<Employee> employees; employees.reserve(1000); // RAII管理内存 // 元素超出作用域自动销毁 return employees; } ``` ### 5.3 互斥锁管理 ```cpp #include <mutex> std::mutex g_mutex; void safeWrite() { std::lock_guard<std::mutex> lock(g_mutex); // 自动解锁 // 临界区操作... } // 此处自动释放锁 ``` --- ## 6. 手写RAII类(分步指南) ### 步骤1:封装资源 ```cpp class DatabaseConnection { public: explicit DatabaseConnection(const std::string& connStr) { connection_ = open_connection(connStr); // 伪代码 } ~DatabaseConnection() { if(connection_ != nullptr) { close_connection(connection_); // 伪代码 } } private: DBHandle connection_; // 资源句柄 }; ``` ### 步骤2:处理拷贝语义(Rule of Three/Five) ```cpp class SafeArray { public: // 构造函数 explicit SafeArray(size_t size) : size_(size), data_(new int[size]) {} // 析构函数 ~SafeArray() { delete[] data_; } // 禁用拷贝(基础版) SafeArray(const SafeArray&) = delete; SafeArray& operator=(const SafeArray&) = delete; // 启用移动(高级版) SafeArray(SafeArray&& other) noexcept : size_(other.size_), data_(other.data_) { other.data_ = nullptr; other.size_ = 0; } SafeArray& operator=(SafeArray&& other) noexcept { if(this != &other) { delete[] data_; data_ = other.data_; size_ = other.size_; other.data_ = nullptr; other.size_ = 0; } return *this; } private: size_t size_; int* data_; }; ``` --- ## 7. 异常安全保证 ### 示例:异常安全的资源管理 ```cpp void riskyOperation() { FileHandler file("data.bin", "wb"); // RAII对象 MemoryBuffer buffer(1024); // 另一个RAII对象 processData(buffer); // 可能抛出异常 file.write(buffer.data()); // 可能抛出异常 } // 无论是否异常,资源都会释放 ``` --- ## 8. 典型应用场景 1. **文件操作**:自动关闭文件流 2. **内存管理**:替代new/delete 3. **网络连接**:自动断开连接 4. **图形API**:自动释放纹理/缓冲区 5. **线程同步**:自动释放锁 6. **事务处理**:自动提交/回滚 --- ## 9. 常见陷阱与对策 ### 陷阱1:过早释放资源 ```cpp void danglingExample() { std::unique_ptr<Object> ptr(new Object); Object* raw = ptr.get(); ptr.reset(); // 资源已释放! raw->method(); // 危险! } ``` ✅ **对策**:避免持有原始指针 ### 陷阱2:循环引用 ```cpp struct Node { std::shared_ptr<Node> next; // 循环引用导致内存泄漏 }; auto node1 = std::make_shared<Node>(); auto node2 = std::make_shared<Node>(); node1->next = node2; node2->next = node1; // 循环引用! ``` ✅ **对策**:使用`std::weak_ptr`打破循环 --- ## 10. 现代C++最佳实践 1. **优先使用智能指针** - `std::make_unique` (C++14+) - `std::make_shared` 2. **利用STL容器** - `std::vector`/`std::string`自动管理内存 3. **使用RAII包装器** - 例如:`std::lock_guard` 4. **遵循Rule of Zero** - 尽量使用标准库设施,避免手动资源管理 --- ## 总结提升 通过本教程,您应该能够: - 深入理解RAII的设计哲学 - 正确实现自定义RAII类 - 识别并避免常见资源管理错误 - 编写异常安全的健壮代码 **终极建议**:将资源管理视为对象生命周期管理,让编译器成为您的安全卫士! --- 本教程配套练习: 1. 实现一个RAII式的线程池管理器 2. 用智能指针改造遗留代码 3. 设计支持移动语义的GPU资源管理器 希望这份深度教程能帮助您掌握C++资源管理的精髓!
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