C/C++ Programmierkurs

Lektion 1 • Variablen, Typen und Literale

Führt primitive Datentypen, Variablendeklaration und Literale ein. Die Beherrschung dieser Konzepte ermöglicht eine korrekte Datendarstellung im gesamten Kurs.

Lektion 2 • Grundlagen der Eingabe und Ausgabe

Lehrt Konsolen-I/O mit printf/scanf in C und cin/cout in C++. Ermöglicht interaktive Programme, die in jeder praktischen Übung benötigt werden.

Lektion 3 • Operatoren und Ausdrücke

Behandelt arithmetische, relationale, logische und bitweise Operatoren mit Vorrangregeln. Bildet die Fähigkeit zur Ausdrucksbildung, die für alle Kontrollflüsse und Algorithmen benötigt wird.

Lektion 4 • Kern-Syntax und Programmstruktur

Behandelt Token, Anweisungen, Blöcke und die Anatomie einer C/C++-Quelldatei. Knüpft direkt an das Schreiben jedes gültigen Programms in späteren Kapiteln an.

Lektion 1 • Funktionsdeklaration und -definition

Führt Funktionsprototypen, Definitionen und Aufrufmechanismen in C/C++ ein. Etabliert modulare Entwurfsprinzipien, die im gesamten Kurs verwendet werden.

Lektion 2 • Gültigkeitsbereich, Lebensdauer und Speicherklassen

Erklärt lokale, globale und statische Variablen und deren Lebensdauer. Verhindert häufige Fehler im Zusammenhang mit nicht initialisierten oder falsch skalierten Variablen.

Lektion 3 • Grundlagen der Rekursion

Behandelt rekursives Funktionsdesign, Basisfälle und Stack-Verhalten. Bereitet die Teilnehmer auf rekursive Algorithmen und Datenstrukturen in späteren Kapiteln vor.

Lektion 4 • Bedingte Anweisungen

Behandelt if-, else-if- und switch-Konstrukte für Entscheidungsfindung. Ermöglicht direkt logikgesteuerte Programme, auf denen jedes nachfolgende Kapitel aufbaut.

Lektion 1 • C-Style Zeichenketten und Zeichenkettenfunktionen

Lehrt nullterminierte Zeichen-Arrays und Standard-Bibliotheksfunktionen für Zeichenketten. Bietet die C-Zeichenketten-Grundlage, die benötigt wird, bevor C++ std::string eingeführt wird.

Lektion 2 • Dynamische Speicherzuweisung

Lehrt malloc/free in C und new/delete in C++ für die Heap-Verwaltung. Legt die Grundlage für dynamische Datenstrukturen, die im nächsten Kapitel behandelt werden.

Lektion 3 • Eindimensionale und mehrdimensionale Arrays

Behandelt Array-Deklaration, -Initialisierung und Elementzugriffsmuster. Arrays sind die Grundlage für nahezu jede später im Kurs eingeführte Datenstruktur.

Lektion 4 • Zeiger und Funktionen

Behandelt das Übergeben von Zeigern an Funktionen und das sichere Zurückgeben von Zeigern. Ermöglicht effiziente Datenmanipulation ohne unnötiges Kopieren.

Lektion 1 • Aufzählungen und Typ-Aliasnamen

Behandelt C-enums, C++ enum class und typedef/using-Deklarationen. Verbessert die Code-Klarheit und Typsicherheit in allen nachfolgenden Projekten.

Lektion 2 • Bitfelder und gepackte Daten

Führt Bitfeld-Struct-Member für kompakte Datendarstellung ein. Relevant für die Protokollanalyse und Hardware-Register-Abbildung in fortgeschrittenen Themen.

Lektion 3 • Zeiger auf Strukturen

Lehrt zeigerbasierten Struct-Zugriff und dynamische Struct-Allokation. Ermöglicht verkettete Datenstrukturen, die im Algorithmen-Kapitel erstellt werden.

Lektion 4 • Unions und Speicherfreigabe

Erklärt die Semantik von Unions, überlappende Speicherbereiche und gültige Anwendungsfälle. Bietet einen Einblick in die Low-Level-Speicherverwaltung, relevant für Embedded- und Systemprogrammierung.

Lektion 1 • Polymorphie und virtuelle Funktionen

Führt virtuelle Funktionen, rein virtuelle Funktionen und abstrakte Klassen ein. Ermöglicht Laufzeit-Dispatch-Muster, die für erweiterbares Softwaredesign zentral sind.

Lektion 2 • Vererbung und Klassenhierarchien

Behandelt Einfach- und Mehrfachvererbung, Basisklassenzugriff und Konstruktor-Verkettung. Bildet die für die Polymorphie erforderlichen Fähigkeiten im Hierarchieentwurf.

Lektion 3 • Kapselung und Entwurfsprinzipien

Wendet SOLID-Prinzipien und Kapselungsstrategien auf das Klassendesign an. Bereitet die Teilnehmer darauf vor, wartbaren, testbaren C++-Code in fortgeschrittenen Kapiteln zu schreiben.

Lektion 4 • Operatorüberladung

Lehrt das Überladen von arithmetischen, Vergleichs- und Stream-Operatoren für benutzerdefinierte Typen. Ermöglicht intuitive Syntax für benutzerdefinierte Klassen, die in späteren Projekten verwendet werden.

Lektion 1 • STL-Algorithmen

Behandelt sort, find, transform, accumulate und andere Standardalgorithmen. Die Anwendung von STL-Algorithmen ersetzt fehleranfällige manuelle Schleifen im Produktionscode.

Lektion 2 • Funktions- und Klassen-Templates

Behandelt Template-Syntax, Typparameter und Template-Instanziierung. Generische Funktionen und Klassen reduzieren Code-Duplikation in allen zukünftigen Projekten.

Lektion 3 • STL-Container

Stellt vector, list, deque, map, set und deren ungeordnete Varianten vor. Die Wahl des richtigen Containers ist entscheidend für die Leistung beim Algorithmenentwurf.

Lektion 4 • Lambda-Ausdrücke und Funktoren

Führt Lambda-Syntax, Captures und Funktor-Objekte für die Verwendung mit der STL ein. Ermöglicht präzise, ausdrucksstarke Algorithmenanpassung in modernem C++.

Lektion 1 • Ausnahmebehandlung und Sicherheit

Behandelt try/catch/throw, Ausnahmehierarchien und Ausnahmesicherheitsgarantien. Robuste Fehlerbehandlung verhindert Ressourcenlecks unter Ausnahmebedingungen.

Lektion 2 • RAII und Ressourcenbesitz

Erklärt das RAII-Idiom und wie Konstruktoren/Destruktoren Ressourcensicherheit erzwingen. RAII ist die Grundlage aller sicheren Ressourcenverwaltung in modernem C++.

Lektion 3 • Smart Pointer im Detail

Behandelt die Semantik und Verwendungsmuster von unique_ptr, shared_ptr und weak_ptr. Smart Pointer eliminieren manuelle delete-Aufrufe und verhindern Besitzfehler.

Lektion 4 • Kopier- und Verschiebesemantik

Lehrt Kopierkonstruktoren, Kopierzuweisung, Verschiebekonstruktoren und Verschiebezuweisung. Die Rule of Five regelt das Design von ressourcenbesitzenden Klassen.

Lektion 1 • Multithreading mit std::thread

Lehrt Thread-Erstellung, -Join und -Detach unter Verwendung der C++11-Thread-Bibliothek. Grundlagen der Nebenläufigkeit ermöglichen das Design paralleler Programme in diesem Kapitel.

Lektion 2 • Prozess- und Systemschnittstellen

Führt Prozesserstellung, Umgebungsvariablen und Systemaufrufe ein. Bietet den OS-Kontext, der zum Schreiben von Systemprogrammen auf C-Ebene erforderlich ist.

Lektion 3 • Netzwerk- und Socket-Grundlagen

Führt die BSD-Socket-API für TCP/UDP-Kommunikation in C/C++ ein. Netzwerkfähigkeiten erweitern C/C++-Anwendungen auf verteilte und Client-Server-Kontexte.

Lektion 4 • Synchronisierung und Daten-Races

Behandelt Mutexe, Bedingungsvariablen und atomare Operationen zur Verhinderung von Daten-Races. Sichere Synchronisierung ist für korrekte nebenläufige Programme zwingend erforderlich.