课程培训
C++架构培训课程

C++架构培训课程大纲

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  • 培训对象

  • 适合具备5年以上C++开发经验,熟悉面向对象编程和STL标准库,希望系统掌握软件架构设计方法、向技术架构师方向进阶的高级C++工程师、技术负责人及软件架构师。

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  • 培训目标

  • 完成本课程后,学员将能够深入理解软件架构的本质与质量属性度量方法,熟练掌握C++语言特性在架构层面的应用(RAII、智能指针、移动语义、类型系统),掌握SOLID原则、设计模式、领域驱动设计等架构方法论,具备从需求分析、架构设计、技术选型到性能优化的全流程架构设计能力,能够独立构建高可用、可扩展、高性能的企业级C++应用系统。

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  • 培训内容

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    (1)软件架构基础与架构师思维:深入理解软件架构的核心定义与本质,掌握架构师的核心职责与交付物规范。学习软件架构质量属性:可扩展性(Extensibility)、灵活性(Flexibility)、可插入性(Pluggability)、可用性、可靠性、可维护性、性能。掌握4+1视图模型(逻辑视图、进程视图、开发视图、物理视图、场景视图)表达软件架构的方法。通过案例分析优秀架构的衡量标准,建立架构设计的整体思维框架。

    (2)现代C++核心特性在架构中的应用:深入理解C++98/11/14/17/20标准演进对系统架构的影响。掌握RAII(资源获取即初始化)在资源管理中的架构价值,智能指针(unique_ptr、shared_ptr、weak_ptr)的所有权模型与内存安全保障。学习移动语义与右值引用在性能优化中的应用,类型系统(type traits、SFINAE、concepts)在编译期约束设计中的应用。掌握现代C++异常处理机制与资源安全释放策略。

    (3)面向对象设计原则与SOLID:深入理解面向对象设计的核心原则:单一职责原则(SRP)、开放-封闭原则(OCP)、里氏替换原则(LSP)、接口隔离原则(ISP)、依赖倒置原则(DIP)。学习如何在C++代码中应用这些原则实现高内聚、低耦合的设计。通过案例分析违反SOLID原则的代码坏味道与重构策略。掌握依赖抽象的设计思想:针对抽象编程,封装变化

    (4)设计模式深度解析:掌握创建型模式(单例、工厂、抽象工厂、建造者、原型)在C++中的实现技巧,包括单例模式的多线程安全double-check实现、工厂模式与IOC容器的结合应用。学习结构型模式(适配器、外观、代理、装饰器、桥接、组合、享元)的适用场景与C++实现。掌握行为型模式(策略、观察者、命令、责任链、状态、模板方法、访问者)在复杂业务逻辑中的应用。通过完整项目案例分析设计模式的综合运用。

    (5)高内聚与低耦合的设计手段:掌握职责分配的原则与信息专家原则在重构中的应用。学习分离构造与使用的设计思想,共性和可变性分析方法识别系统变化点。掌握让接口揭示设计意图、避免接口副作用的设计技巧。学习由外而内的软件设计方法,通过接口隔离原则和依赖倒置原则实现模块间的解耦

    (6)系统架构模式与选型:掌握典型软件架构模式:分层架构(B/S、C/S、富客户端)的核心思想与适用场景。学习面向服务的架构设计(SOA)的核心元素:容器、组件、接口、通信。了解微服务架构与面向云的架构设计,公有云应用与混合云应用的不同部署策略。通过必应词典等案例讨论不同架构模式在C++系统中的应用实践

    (7)并发与性能架构设计:掌握并发任务识别方法:Map-Reduce模型、生产者-消费者模式。学习C++多线程编程模型:线程创建、同步机制、数据共享与死锁预防。掌握高性能服务器设计中的Reactor网络模型、epoll多路复用、异步IO机制。学习无锁数据结构设计:原子操作、内存屏障、无锁队列、ringbuffer的实现原理。通过性能瓶颈探测工具识别系统性能瓶颈,掌握吞吐量、响应时间、并发数等核心指标的优化策略

    (8)数据架构与持久化设计:掌握数据访问层设计:数据存储设计、数据实体定义、数据表到内存对象的映射策略。学习使用数据访问框架(ODB、SOC)进行对象关系映射。了解数据库连接池的设计与实现。掌握缓存架构设计:多级缓存策略、缓存穿透/击穿/雪崩防护。学习分布式键值存储(RocksDB)的基本原理与应用

    (9)分布式系统与中间件集成:理解分布式系统的核心挑战:通信延迟、数据一致性、容错性、可扩展性。掌握分布式RPC框架(gRPC)的架构设计与应用实践。学习分布式消息队列(Kafka)在系统解耦与削峰填谷中的应用。掌握分布式锁的多种实现方式:基于Redis、基于ZooKeeper。了解分布式一致性哈希算法在负载均衡中的应用

    (10)系统安全架构设计:掌握对威胁建模的方法论,识别系统的安全风险。学习常见安全漏洞及防范策略:缓冲区溢出、SQL注入、跨站脚本、拒绝服务攻击。掌握C++代码安全实践:避免不安全函数、正确使用智能指针、输入验证与净化。了解网络安全与服务器安全的基本配置策略

    (11)代码整洁之道与重构实践:掌握识别代码中"坏味道"的方法:重复代码、过长函数、过大类、依恋情结、数据泥团、散弹式修改、switch现象。学习重构手法:将过程化设计转化为对象设计、以多态取代条件式、提炼继承体系、以委托取代继承。通过案例掌握复杂条件表达式的重构策略,去除"大泥球"式的设计。建立测试驱动开发(TDD)意识,以测试用例为驱动力迭代增量完成架构

    (12)综合项目实战:企业级C++架构设计:结合所学知识,完成一个完整的企业级C++系统架构设计项目(如高并发网络服务器、分布式存储系统、实时交易平台)。涵盖需求分析、架构质量属性权衡、分层架构设计、并发模型选型、数据架构规划、安全防护设计、容器化部署方案的全流程





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