Проектирование больших систем на С++ — различия между версиями

Материал из Кафедра математической кибернетики
Перейти к: навигация, поиск
(→‎Занятия в 2023 г)
(не показаны 124 промежуточных версий 3 участников)
Строка 1: Строка 1:
−
{{DISPLAYTITLE:Проектирование больших систем на С++}}
+
Занятия проводятся по вторникам пятой парой (в 16:20).
−
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:ZhukovVV|Владимир Владимирович Жуков.]]
  
 
В курсе рассматриваются темы, востребованные в промышленном программировании на языке C++. Разбираются вопросы, связанные с обобщенным программированием, интеллектуальными указателями, исключениями, паттернами проектирования, тестированием и отладкой кода, и др. Отдельно разбираются возможности современного языка С++, введенные в стандартах C++11/14/17: 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, тестированием и отладкой кода, и др. Отдельно разбираются возможности современного языка С++, введенные в стандартах C++11/14/17: вывод типов, семантика перемещения, rvalue-ссылки, поддержка многопоточности, лямбда-выражения и др.  
Строка 7: Строка 8:
 
На занятиях предполагается разбор примеров использования конструкций языка и применения рассматриваемых методов проектирования, а также проведение промежуточных небольших тестов-контрольных.
 
На занятиях предполагается разбор примеров использования конструкций языка и применения рассматриваемых методов проектирования, а также проведение промежуточных небольших тестов-контрольных.
  
−
[[Media: Pbscpp_content_2021.pdf|Программа курса 2021(pdf)]]
+
[[Media: Pbscpp.pdf|Программа курса (pdf)]]
 +
 
 +
== Занятия в 2023 г ==
 +
* Первое занятие 5 сентября.
 +
* Таблица результатов [https://docs.google.com/spreadsheets/d/1SdSPRlsNjM-yQA6FsgE4fHoGcZg-pVeSRhLJESx5tO0/edit?usp=sharing здесь]
 +
* Тест 1: 19.09.2023
 +
* Тест 2: 26.09.2023
 +
* Тест 3: 03.10.2023
 +
* Тест 4: 10.10.2023
 +
* Тест 5: 17.10.2023
 +
* Тест 6: 31.10.2023
 +
* Тест 7: 07.11.2023
 +
* Тест 8: 14.11.2023
 +
* Занятия 12.12.2023 не будет (время выделено для подготовки к экзамену).
 +
* Занятия 19.12.2023 не будет (вместо него проводится досрочный экзамен 22.12.2023)
 +
* Досрочный экзамен: 22.12.2023 16:20 (ауд. П-13)
 +
* Основной экзамен: 12.01.2024 13:00 (ауд. 510)
 +
 
 +
== Экзамен ==
 +
Экзамен по курсу письменный. Максимальная сумма баллов за экзаменационную работу – 50. Баллы, полученные за выполнение необязательных домашних задач и тестов на занятиях, суммируются с баллами, полученными за экзамен.
 +
 
 +
* Оценка '''отлично''': не менее 40 баллов
 +
* Оценка '''хорошо''': не менее 30 и не более 39 баллов
 +
* Оценка '''удовлетворительно''': не менее 20 и не более 29 баллов
  
−
== Занятия в 2021 г ==
+
Примеры экзаменационных задач: [[Media: cpp_exam_demo.pdf|pdf]].
−
* Занятия в осеннем семестре 2021 г. завершены.
+
−
* Экзамен состоится 12 января 2022 г. в 9:00.
+
−
* Студентам групп, отличных от 518/2 и 421, для сдачи экзамена необходимо при себе иметь ведомость.
+
−
* Таблица результатов [https://docs.google.com/spreadsheets/d/1NhMc0ffoNr7jjKCTi9ZPJMml5fYOwQdt5lBzljSadXA здесь]
+
  
 
== Содержание курса ==
 
== Содержание курса ==
−
'''Занятие 1.''' Вводный тест. Вывод типов шаблонов и auto.
+
'''Занятие 1.''' Вводный тест. Некоторые особенности C++11, вывод типа.
 +
* [https://disk.yandex.ru/i/ol9LwgjFvDJ2wQ Лекции 1-2]
  
−
'''Занятие 2.''' Модификаторы функций, псевдонимы, scoped enums. Constexpr-выражения и объекты. Шаблоны с переменным числом аргументов.  
+
'''Занятие 2.''' Модификаторы функций, псевдонимы, scoped enums. Constexpr-выражения и объекты. Шаблоны с переменным числом аргументов.  
−
* [https://disk.yandex.ru/i/lgBsbtnWE9UWUQ Лекции 1-2]
+
* [https://disk.yandex.ru/i/5nYytG6lTHfPKg Добавка между лекциями 1 и 2]
−
* [https://disk.yandex.ru/i/kptqwBuoFjWEyw Задачи] (больше не принимаются)
+
* [https://disk.yandex.ru/i/A8rMOAmvx9RLCg Задание 1] (больше не принимается)
  
−
'''Занятие 3.''' Структурное связывание. Особенности lambda-функций.  
+
'''Занятие 3.''' Лямбда-выражения. Структурное связывание. Неупорядоченные контейнеры. Вызовы функций.
−
* [https://disk.yandex.ru/i/2MEhQT3-HolVJw Лекция 3]
+
* [https://disk.yandex.ru/i/3n6m448BxzEmCA Лекция 3]
 +
* [https://disk.yandex.ru/i/RFe77SdsNHZEmw Задание 2] (больше не принимается)
  
−
'''Занятие 4.''' Неупорядоченный контейнеры и std::hash. Методы вызова функций и связывания аргументов. Move-семантика.
+
'''Занятие 4.''' Move-семантика, типы ссылок. Проблема перегрузки универсальных ссылок.
−
* [https://disk.yandex.ru/i/9qmoM72AarHlnQ Лекция 4]
+
* [https://disk.yandex.ru/i/ZAJSObjAUZ-OjA Лекция 4]
−
* [https://disk.yandex.ru/i/NrYk6X4lsKvxAQ Задачи] (больше не принимаются)
+
  
−
'''Занятие 5.''' Типы ссылок. std::move и std::forward. Универсальные ссылки. Свёртывание ссылок.
+
'''Занятие 5.''' Особенности перемещающих операций в классах. Умные указатели.
−
* [https://disk.yandex.ru/i/fuDaAiUtND72WA Лекция 5]
+
* [https://disk.yandex.ru/i/4KBOs1-sMwuigA Лекция 5]
−
* Заметка про happy path: [https://medium.com/@matryer/line-of-sight-in-code-186dd7cdea88 link]
+
* [https://disk.yandex.ru/i/9jXUGQCa0CFK-g Задание 3] (больше не принимается)
 +
* [https://disk.yandex.ru/d/VCOpY0oE6NvgCQ Мемы про Ложкина]
  
−
'''Занятие 6.''' Проблемы универсальных ссылок. Автоматическая генерация перемещающих операций. Операторы new и delete, перегрузка. Умные указатели.
+
'''Занятие 6.''' Умные указатели и владение памятью. Идиома CRTP.
−
* [https://disk.yandex.ru/i/nGH9kePj3BvmYw Лекция 6]
+
* [https://disk.yandex.ru/i/c0KClChq9Lt8WA Задание 4] (больше не принимается)
 +
* [https://mks2.cs.msu.ru/root/pbs_tree Код для задания 4]
 +
* [https://disk.yandex.ru/i/vNz5KYNQkFMaOw Лекция 6 (CRTP)]
 +
* [https://disk.yandex.ru/i/0iK5tyzz49lz0g Лекция 6 (паттерны)]
  
−
'''Занятие 7.''' Указатели unique_ptr, shared_ptr, weak_ptr.
+
'''Занятие 7.''' Идиома PImpl. Паттерны проектирования Bridge, Command, Strategy, Singleton.
−
* [https://disk.yandex.ru/i/DZfUtRgBngAbPg Лекция 7]
+
* [https://disk.yandex.ru/i/wfePEM_d8ZY2mQ Лекции 7-8]
−
* [https://disk.yandex.ru/i/EyQySGRedNa6ZQ Задача] (больше не принимается)
+
* [https://mks2.cs.msu.ru/root/pbs_examples_2023 Репозиторий, где пишем код на занятиях]
  
−
'''Занятие 8.''' [дистанционно] Владение памятью. Идиома CRTP.
+
'''Занятие 8.''' Создание объектов с помощью фабрик. Паттерны проектирования Decorator и Visitor.  
−
* [https://disk.yandex.ru/i/W6RbKwX-gp0jLg Лекция 8]
+
−
* [https://disk.yandex.ru/d/Q3i7dMvuQqRKdQ Запись лекции]
+
−
* [https://disk.yandex.ru/i/wtQ45daIdVrZIQ Задача] и [https://github.com/konovodov/-cmc_msu_cpp_course2021/tree/main код] к ней. (больше не принимается)
+
  
−
'''Занятие 9.''' Идиома PImpl. Паттерны проектирования. Bridge, Command.
+
'''Занятие 9.''' Идиома TypeErasure. Решение проблем перегрузки универсальных ссылок. Диспетчеризация дескрипторов. Правило SFINAE.
−
* [https://disk.yandex.ru/i/UVSI7wcsWiIA1Q Лекция 9]
+
* [https://disk.yandex.ru/i/4K4LIa19aFtCVQ Лекция 9]
 +
* [https://disk.yandex.ru/i/Z9b9GlniKyJgFg Задание 5] (задача 1 больше не принимается)
  
−
'''Занятие 10.''' Паттерны Singleton, Strategy, Decorator, Observer. Создание объектов с помощью фабрик.
+
'''Занятие 10.''' Обработка исключений. Гарантии безопасности исключений. Неопределенное поведение.
−
* [https://disk.yandex.ru/i/MqMsJjt0Miw0kA Лекция 10]
+
* [https://disk.yandex.ru/i/qRvOQ9Oa9MhWKg Лекция 10]
−
* [https://disk.yandex.ru/i/yVZZGz3WoAOtRA Задача] (больше не принимается)
+
* [https://disk.yandex.ru/d/xN7XO0vN9nJ9tQ Котики]
−
* Пример фабрики из ClickHouse: [https://github.com/ClickHouse/ClickHouse/blob/d2a606b8aff849d966b00ca3df8b8b5c73e85159/src/DataTypes/DataTypeFactory.h link]
+
  
−
'''Занятие 11.''' Переопределение аллокаторов. Паттерн Visitor и двойная диспетчеризация. Идиома TypeErasure.
+
'''Занятие 11.''' Тестирование кода, unit-тестирование, устранение зависимостей. Google C++ Testing Framework.  
−
* [https://disk.yandex.ru/i/E06phqCiiwmYNQ Лекция 11]
+
* [https://disk.yandex.ru/i/XwsjaABmL_LQ7g Лекция 11]
 +
* [http://google.github.io/googletest/ Документация по googletest]
 +
* [https://disk.yandex.ru/i/sPiYGVBB8XMI5A Задача 6] (больше не принимается)
  
−
'''Занятие 12.''' SFINAE. Элементы метапрограммирования. Обработка ошибок и исключения.
+
'''Занятие 12.''' Отладка и дебаг кода. Оптимизация программ на C++. Строки.
−
* [https://disk.yandex.ru/i/y_mA_hIQJv1yCA Лекция 12]
+
* [https://disk.yandex.ru/i/y35YB-wH9Q027A Лекция 12]
−
* Про template disambiguator: [https://en.cppreference.com/w/cpp/language/dependent_name link]
+
* [https://disk.yandex.ru/i/NmHSBoajgecPyg Задача 7] (больше не принимается)
−
* [https://disk.yandex.ru/i/JI5wxlkqVn6Mag Задачи] (больше не принимаются)
+
  
−
'''Занятие 13.''' ValueOrException. Неопределенное поведение. Тестирование кода.
+
'''Занятие 13.''' Оптимизация алгоритмов, функций, памяти. Плотная упаковка полей. Бинарная сериализация данных. Protobuf.
−
* [https://disk.yandex.ru/i/-HcHk0hfa95v6A Лекция 13]
+
* [https://disk.yandex.ru/i/h1Ior-PL0FqzKA Лекция 13]
 +
* [https://disk.yandex.ru/i/ROVisBC3pdjy4g Задача 8] и [https://disk.yandex.ru/d/2xmJtmNRpxKORg пример входного файла] (дедлайн 19.12.2023 09:00)
 +
* Комментарии по проверке находятся в отдельном листе таблицы результатов.
  
−
'''Занятие 14.''' Google C++ Testing Framework. Отладка кода. Оптимизация программ на C++.
+
'''Занятие 14.''' Новые стандарты языка C++20 и C++23. Корутины, концепты, ranges library.
−
* [https://disk.yandex.ru/i/GU89emWmkMALMw Лекция 14]
+
−
* [https://disk.yandex.ru/i/K8qRTTeSzB26yQ Задача]
+
  
 
== Литература ==
 
== Литература ==
Строка 73: Строка 96:
 
* Ф. Пикус, Идиомы и паттерны проектирования в современном C++. ДМК Пресс, 2019 г.
 
* Ф. Пикус, Идиомы и паттерны проектирования в современном C++. ДМК Пресс, 2019 г.
 
* CppCoreGuidelines (ред. Б. Страуструп, Г. Саттер) https://isocpp.github.io/CppCoreGuidelines/CppCoreGuidelines
 
* CppCoreGuidelines (ред. Б. Страуструп, Г. Саттер) https://isocpp.github.io/CppCoreGuidelines/CppCoreGuidelines
−
* Курт Гантерот: Оптимизация программ на C++. Проверенные методы повышения производительности.
+
* Курт Гантерот: Оптимизация программ на C++. Проверенные методы повышения производительности. М.:Диалектика, 2017 г.
  
 
===Дополнительная===
 
===Дополнительная===
 +
* Klaus Iglberger. C++ Software Design: Design Principles and Patterns for High-Quality Software. O'Reilly Media; 1st edition. 2022.
 
* Anthony Williams. C++ Concurrency in Action: Practical Multithreading.  
 
* 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.
Строка 83: Строка 107:
 
* Б. Страуструп, Программирование. Принципы и практика использования C++.
 
* Б. Страуструп, Программирование. Принципы и практика использования C++.
 
* Вандевурд Д., Джосаттис Н. Шаблоны C++. Справочник разработчика.
 
* Вандевурд Д., Джосаттис Н. Шаблоны C++. Справочник разработчика.
 +
* Курс [https://academy.yandex.ru/handbook/cpp Основы C++] от Академии Яндекса.
 +
* [http://google.github.io/googletest/ Документация] по Google Test.
 +
* [https://developers.google.com/protocol-buffers/docs/overview?hl=en Документация] protobuf.
  
  
 
[[Категория:Лекционные курсы кафедры МК]]
 
[[Категория:Лекционные курсы кафедры МК]]
 
[[Категория:Магистерская программа Дискретные управляющие системы и их приложения]]
 
[[Категория:Магистерская программа Дискретные управляющие системы и их приложения]]

Версия 12:07, 12 января 2024

Занятия проводятся по вторникам пятой парой (в 16:20).

Курс по магистерской программе Дискретные управляющие системы и их приложения. Занятия проводит Владимир Владимирович Жуков.

В курсе рассматриваются темы, востребованные в промышленном программировании на языке C++. Разбираются вопросы, связанные с обобщенным программированием, интеллектуальными указателями, исключениями, паттернами проектирования, тестированием и отладкой кода, и др. Отдельно разбираются возможности современного языка С++, введенные в стандартах C++11/14/17: 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.

Программа курса (pdf)

Занятия в 2023 г

  • Первое занятие 5 сентября.
  • Таблица результатов здесь
  • Тест 1: 19.09.2023
  • Тест 2: 26.09.2023
  • Тест 3: 03.10.2023
  • Тест 4: 10.10.2023
  • Тест 5: 17.10.2023
  • Тест 6: 31.10.2023
  • Тест 7: 07.11.2023
  • Тест 8: 14.11.2023
  • Занятия 12.12.2023 не будет (время выделено для подготовки к экзамену).
  • Занятия 19.12.2023 не будет (вместо него проводится досрочный экзамен 22.12.2023)
  • Досрочный экзамен: 22.12.2023 16:20 (ауд. П-13)
  • Основной экзамен: 12.01.2024 13:00 (ауд. 510)

Экзамен

Экзамен по курсу письменный. Максимальная сумма баллов за экзаменационную работу – 50. Баллы, полученные за выполнение необязательных домашних задач и тестов на занятиях, суммируются с баллами, полученными за экзамен.

  • Оценка отлично: не менее 40 баллов
  • Оценка хорошо: не менее 30 и не более 39 баллов
  • Оценка удовлетворительно: не менее 20 и не более 29 баллов

Примеры экзаменационных задач: pdf.

Содержание курса

Занятие 1. Вводный тест. Некоторые особенности C++11, вывод типа.

Занятие 2. Модификаторы функций, псевдонимы, scoped enums. Constexpr-выражения и объекты. Шаблоны с переменным числом аргументов.

Занятие 3. Лямбда-выражения. Структурное связывание. Неупорядоченные контейнеры. Вызовы функций.

Занятие 4. Move-семантика, типы ссылок. Проблема перегрузки универсальных ссылок.

Занятие 5. Особенности перемещающих операций в классах. Умные указатели.

Занятие 6. Умные указатели и владение памятью. Идиома CRTP.

Занятие 7. Идиома PImpl. Паттерны проектирования Bridge, Command, Strategy, Singleton.

Занятие 8. Создание объектов с помощью фабрик. Паттерны проектирования Decorator и Visitor.

Занятие 9. Идиома TypeErasure. Решение проблем перегрузки универсальных ссылок. Диспетчеризация дескрипторов. Правило SFINAE.

Занятие 10. Обработка исключений. Гарантии безопасности исключений. Неопределенное поведение.

Занятие 11. Тестирование кода, unit-тестирование, устранение зависимостей. Google C++ Testing Framework.

Занятие 12. Отладка и дебаг кода. Оптимизация программ на C++. Строки.

Занятие 13. Оптимизация алгоритмов, функций, памяти. Плотная упаковка полей. Бинарная сериализация данных. Protobuf.

Занятие 14. Новые стандарты языка C++20 и C++23. Корутины, концепты, ranges library.

Литература

Основная

  • С. Мейерс, Эффективный и современный С++: 42 рекомендации по использованию C++11 и C++14, изд. Вильямс, М.: 2017 г.
  • Ф. Пикус, Идиомы и паттерны проектирования в современном C++. ДМК Пресс, 2019 г.
  • CppCoreGuidelines (ред. Б. Страуструп, Г. Саттер) https://isocpp.github.io/CppCoreGuidelines/CppCoreGuidelines
  • Курт Гантерот: Оптимизация программ на C++. Проверенные методы повышения производительности. М.:Диалектика, 2017 г.

Дополнительная

  • Klaus Iglberger. C++ Software Design: Design Principles and Patterns for High-Quality Software. O'Reilly Media; 1st edition. 2022.
  • 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++.
  • Вандевурд Д., Джосаттис Н. Шаблоны C++. Справочник разработчика.
  • Курс Основы C++ от Академии Яндекса.
  • Документация по Google Test.
  • Документация protobuf.
Источник — «https://mk.cs.msu.ru/index.php?title=Проектирование_больших_систем_на_С%2B%2B&oldid=10869»