Проектирование больших систем на С++ — различия между версиями

Материал из Кафедра математической кибернетики
Перейти к: навигация, поиск
(Содержание курса)
(не показаны 24 промежуточных версий 1 участника)
Строка 1: Строка 1:
 
Курс по магистерской программе Дискретные управляющие системы и их приложения. Занятия проводит [[Участник:KonovodovV|Коноводов В.А.]]
 
Курс по магистерской программе Дискретные управляющие системы и их приложения. Занятия проводит [[Участник:KonovodovV|Коноводов В.А.]]
 
Занятия проходят по пятницам, с 8:45, в ауд. '''609'''.
 
  
 
В курсе рассматриваются темы, востребованные в промышленном программировании на языке C++. Разбираются вопросы, связанные с обобщенным программированием, интеллектуальными указателями, исключениями, паттернами проектирования и др. Отдельно разбираются возможности современного языка С++, введенные в стандартах C++11/14: вывод типов, семантика перемещения, rvalue-ссылки, поддержка многопоточности, лямбда-выражения и др.  
 
В курсе рассматриваются темы, востребованные в промышленном программировании на языке C++. Разбираются вопросы, связанные с обобщенным программированием, интеллектуальными указателями, исключениями, паттернами проектирования и др. Отдельно разбираются возможности современного языка С++, введенные в стандартах C++11/14: вывод типов, семантика перемещения, rvalue-ссылки, поддержка многопоточности, лямбда-выражения и др.  
Строка 25: Строка 23:
 
'''[[Media: Lection_pbscpp_7.pdf|Занятие 7]].'''  Указатели std::shared_ptr, std::weak_ptr, особенности использования make_shared.
 
'''[[Media: Lection_pbscpp_7.pdf|Занятие 7]].'''  Указатели std::shared_ptr, std::weak_ptr, особенности использования make_shared.
  
== Задачи ==
+
'''[[Media: Lection_pbscpp_8.pdf|Занятие 8]].''' Идиомы CRTP, PIMPL. Примеры паттернов проектирования: Bridge, Command.
'''[[Media: Pbscpp_tasks.pdf|Условия задач]]''' (список обновляется).
+
  
 +
'''[[Media: Lection_pbscpp_9.pdf|Занятие 9]].'''  Паттерны Singleton, Strategy, Decorator, Observer.
 +
 +
'''[[Media: Lection_pbscpp_10.pdf|Занятие 10]].'''  Создание объектов с помощью фабрик. Паттерн Visitor. Шаблонное метапрограммирование, std::enable_if, решение проблемы перегрузки и универсальных ссылок.
 +
 +
'''[[Media: Lection_pbscpp_11.pdf|Занятие 11]].'''  Метапрограммирование с шаблонами и X-macro. Идиома Type Erasure.
 +
 +
'''[[Media: Lection_pbscpp_12.pdf|Занятие 12]].'''  Обработка ошибок.
 +
 +
'''[[Media: Lection_pbscpp_13.pdf|Занятие 13]].'''  Введение в многопоточность. Примитивы синхронизации.
 +
 +
'''[[Media: Lection_pbscpp_14.pdf|Занятие 14]].'''  Многопоточность. Некоторые особенности C++14 и C++17.
 +
 +
== Задачи ==
 +
'''[[Media: Pbscpp_tasks.pdf|Условия задач]]'''
  
== Предварительный план ==
+
== Экзамен ==
1. Обзор основных особенностей C++11:
+
Экзамен по курсу письменный. В работе 15 заданий, на выполнение отводится 90 минут. Максимальная сумма баллов – 30.
* выводы типов, auto, decltype, вывод возвращаемого значения
+
* ranged-based циклы, инициализация с фигурными скобками, override, final, scoped enums, static_assert
+
* lambda-выражения, функторы, связыватели и адаптеры
+
2. Семантика перемещения
+
* типы ссылок и rvalue
+
* std::move, std::forward и их применение
+
3. Умные указатели
+
* перегрузка операторов new, delete, аллокаторы.
+
* необходимость умных указателей и недостатки "голых указателей"
+
* uniq_ptr и исключительное владение
+
* shared_ptr и совместное владение, weak_ptr
+
* идеи intrusive_ptr и других указателей
+
* самостоятельная реализация shared_ptr
+
4. Паттерны проектирования
+
* идиома PImpl, паттерн Bridge
+
* паттерн Singleton
+
* паттерн Fabric Method
+
* паттерн Visitor и двойная диспетчеризация
+
* задача с самостоятельной реализацией
+
  
5. Метапрограммирование
+
* Оценка отлично: не менее 24 баллов
* шаблонное программирование
+
* Оценка хорошо: не менее 18 и не более 23 баллов
* метапрограммирование с макросами, x_macro
+
* Оценка удовлетворительно: не менее 12 и не более 17 баллов
* самостоятельное решение задач
+
* реализация списка типов и использование в фабриках
+
  
6. Обработка исключений. Гарантии безопасности исключений. Задача на класс исключений.
+
[[Media: Pbscpp_exam_example.pdf|Примерный вариант экзаменационной работы]].
  
7. Параллелизм и многопоточность.
+
== Программа курса ==
* Data race и deadlock
+
[[Media: Pbscpp_content2017.pdf|Программа курса (pdf)]] (осенний семестр 2017 года)
* Способы синхронизации: mutex, atomic variable, condition variable, spin lock
+
  
  
 
== Литература ==
 
== Литература ==
 
* С. Мейерс, Эффективный и современный С++: 42 рекомендации по использованию C++11 и C++14, изд. Вильямс, М.: 2017 г.
 
* С. Мейерс, Эффективный и современный С++: 42 рекомендации по использованию C++11 и C++14, изд. Вильямс, М.: 2017 г.
 +
* Anthony Williams. C++ Concurrency in Action: Practical Multithreading.
 
* А. Александреску, Современное проектирование на C++, изд. Вильямс, М.: 2017 г.
 
* А. Александреску, Современное проектирование на C++, изд. Вильямс, М.: 2017 г.
 
* Э.Гамма, Р.Хелм, Р.Джонсон, Дж. Влиссидес, Приемы объектно-ориентированного проектирования.  
 
* Э.Гамма, Р.Хелм, Р.Джонсон, Дж. Влиссидес, Приемы объектно-ориентированного проектирования.  

Версия 22:03, 8 января 2018

Курс по магистерской программе Дискретные управляющие системы и их приложения. Занятия проводит Коноводов В.А.

В курсе рассматриваются темы, востребованные в промышленном программировании на языке C++. Разбираются вопросы, связанные с обобщенным программированием, интеллектуальными указателями, исключениями, паттернами проектирования и др. Отдельно разбираются возможности современного языка С++, введенные в стандартах C++11/14: вывод типов, семантика перемещения, rvalue-ссылки, поддержка многопоточности, лямбда-выражения и др.

В задачи курса входят актуализация студентами знаний языка С++ и ознакомление с современными принципами проектирования больших систем с использованием языка C++. На занятиях предполагается разбор примеров использования конструкций языка и применения рассматриваемых методов проектирования, а также проведение промежуточных небольших тестов-контрольных.


Содержание курса

Занятие 1. Вводный тест. Вывод типов шаблонов и auto. Ключевое слово decltype. Инициализация с фигурными скобками.

Занятие 2. Ключевые слова override и final. Удаленные функции. Псевдонимы. Перечисления с областью видимости. Объекты и функции constexpr.

Занятие 3. Лямбда-выражения, функторы и связыватели.

Занятие 4. Семантика перемещения, std::move, перемещающие конструкторы и операторы перемещения, типы ссылок.

Занятие 5. Универсальные ссылки, прямая передача, свертка ссылок, return value optimization, проблемы перегрузки.

Занятие 6. Операторы new, delete и аллокаторы. Умные указатели. std::unique_ptr.

Занятие 7. Указатели std::shared_ptr, std::weak_ptr, особенности использования make_shared.

Занятие 8. Идиомы CRTP, PIMPL. Примеры паттернов проектирования: Bridge, Command.

Занятие 9. Паттерны Singleton, Strategy, Decorator, Observer.

Занятие 10. Создание объектов с помощью фабрик. Паттерн Visitor. Шаблонное метапрограммирование, std::enable_if, решение проблемы перегрузки и универсальных ссылок.

Занятие 11. Метапрограммирование с шаблонами и X-macro. Идиома Type Erasure.

Занятие 12. Обработка ошибок.

Занятие 13. Введение в многопоточность. Примитивы синхронизации.

Занятие 14. Многопоточность. Некоторые особенности C++14 и C++17.

Задачи

Условия задач

Экзамен

Экзамен по курсу письменный. В работе 15 заданий, на выполнение отводится 90 минут. Максимальная сумма баллов – 30.

  • Оценка отлично: не менее 24 баллов
  • Оценка хорошо: не менее 18 и не более 23 баллов
  • Оценка удовлетворительно: не менее 12 и не более 17 баллов

Примерный вариант экзаменационной работы.

Программа курса

Программа курса (pdf) (осенний семестр 2017 года)


Литература

  • С. Мейерс, Эффективный и современный С++: 42 рекомендации по использованию C++11 и C++14, изд. Вильямс, М.: 2017 г.
  • Anthony Williams. C++ Concurrency in Action: Practical Multithreading.
  • А. Александреску, Современное проектирование на C++, изд. Вильямс, М.: 2017 г.
  • Э.Гамма, Р.Хелм, Р.Джонсон, Дж. Влиссидес, Приемы объектно-ориентированного проектирования.
  • Г. Саттер, А. Александреску, Стандарты программирования на С++. 101 правило и рекомендация.
  • Б. Страуструп, Язык программирования С++, 4-е издание.
  • Б. Страуструп, Программирование. Принципы и практика использования C++.
  • Б. Страуструп, Дизайн и эволюция языка С++.
  • D. Abrahams, A. Gurtovoy C++ Template Metaprogramming.