Проектирование больших систем на С++ — различия между версиями

Материал из Кафедра математической кибернетики
Перейти к: навигация, поиск
(не показаны 212 промежуточные версии 3 участников)
Строка 1: Строка 1:
−
{{DISPLAYTITLE:Проектирование больших систем на С++}}
+
Занятия проводятся по вторникам шестой парой (в 18:00).
−
'''Внимание!''' Лекция 5 декабря отменена. Следующая лекция 12 декабря
+
  
−
----
+
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 метапрограммированием, умными указателями, исключениями, паттернами проектирования, тестированием, отладкой кода и др. Отдельно разбираются возможности современного языка С++, введенные в стандартах C++11/14/17/20: вывод типов, семантика перемещения, rvalue-ссылки, поддержка многопоточности, лямбда-выражения и др.  
−
Курс по магистерской программе Дискретные управляющие системы и их приложения. Занятия проводит [[Участник:KonovodovV|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, 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++.  
 
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.
 
На занятиях предполагается разбор примеров использования конструкций языка и применения рассматриваемых методов проектирования, а также проведение промежуточных небольших тестов-контрольных.
  
−
[[Media: Pbscpp_content2019.pdf|Программа курса 2019(pdf)]]
+
[[Media: Pbscpp.pdf|Программа курса (pdf)]]
  
−
== Занятия в 2020г ==
+
== Занятия в 2024 г. ==
−
* В сентябре все лекции проходят дистанционно по субботам 8:45 - 10:10. Первое занятие 5 сентября. Ссылка на zoom остается постоянной.
+
* [https://docs.google.com/spreadsheets/d/1daYZmqfhzrqL30kgwXsSy0f5zUFXY8yf5jTKFlMicJo/edit?usp=sharing Таблица результатов]
−
* Для прохождения дистанционных тестов необходимо подать заявку на курс https://lomonosov-msu.ru/rus/event/6349/, зарегестрировавшись на сайте при отсутствии учетной записи
+
* Первое занятие состоится 3 сентября.
−
* Видео-записи лекций [https://yadi.sk/d/EEvF2IzHUlYMiQ здесь]
+
* Тест 1: 17.09.2024
−
* Таблица результатов [https://clck.ru/QpapD здесь]
+
* Тест 2: 24.09.2023
−
* В связи с большим количеством записавшихся на курс возможна смена формата домашних заданий и тестирования на занятиях.
+
* Тест 3: 01.10.2023
 +
* Тест 4: 08.10.2023
 +
* Тест 5: 15.10.2023
 +
* Тест 6: 29.10.2023
 +
* Тест 7: 05.11.2023
 +
* Тест 8: 12.11.2023
 +
* Досрочный экзамен: DD.MM.YYYY HH:MM (ауд. NN)
 +
* Основной экзамен: DD.MM.YYYY HH:MM (ауд. NN)
 +
 
 +
== Экзамен ==
 +
Экзамен по курсу письменный. Максимальная сумма баллов за экзаменационную работу – 50.
 +
 
 +
* 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
 +
 
 +
За тесты на лекциях и выполнение дополнительных заданий можно получить следующие бонусы:
 +
* Оценка '''отлично''' (автомат)
 +
* Дополнительные баллы на экзамене (до 10 баллов, что является эквивалентом повышения итоговой оценки на 1 балл)
 +
* Возможность участвовать в досрочном экзамене
 +
 
 +
Критерии получения бонусов будут сформулированы позднее.
 +
 
 +
[[Media: Pbs_exam_example.pdf|Пример экзаменационного варианта (pdf)]] (на баллы за каждое задание можно не обращать внимание, они будут скорректированы исходя из статистики прошлого года)
  
 
== Содержание курса ==
 
== Содержание курса ==
−
'''Занятие 1.''' Особенности языка C++11. Вывод типов. Ключевые слова decltype и auto. Ключевые слова override и final.  
+
'''Занятие 1.''' Огранизационные вопросы. C++ Style Guide. Вводный тест.
−
* [[Media: Lecture_pbscpp_1_2020.pdf|Лекция 1]].
+
* [https://github.com/catboost/catboost/blob/master/CPP_STYLE_GUIDE.md Yandex C++ Style Guide].
 +
* [https://google.github.io/styleguide/cppguide.html Google C++ Style Guide]
 +
 
 +
'''Занятие 2.''' Некоторые особенности C++11, вывод типа. Модификаторы функций, псевдонимы, scoped enums. Constexpr-выражения и объекты. Шаблоны с переменным числом аргументов.  
 +
* [https://disk.yandex.ru/i/YgMRuCOO5XNAnw Лекция 2]
 +
* [https://disk.yandex.ru/i/YQRRH-kfxgs_Kw Дополнительные слайды] (исключения вывода типа для auto, value-категории, информация для теста)
 +
* Книги Скотта Мейерса на английском языке можно найти на [https://aovst.cs.msu.ru/ сайте практикума 318 группы]
 +
* [https://disk.yandex.ru/i/dSbYR9vwi8SGQw Задание 1]
 +
 
 +
'''Занятие 3.''' Лямбда-выражения. Структурное связывание. Неупорядоченные контейнеры. Вызовы функций.
 +
* Лекция 3
 +
* Задание 2
 +
 
 +
'''Занятие 4.''' Move-семантика, типы ссылок. Проблема перегрузки универсальных ссылок.
 +
* Лекция 4
  
−
'''Занятие 2.''' Удаленные функции. Псевдонимы. Scoped enums. Constexpr-выражения и объекты. Шаблоны с переменным числом аргументов. lambda-выражения.
+
'''Занятие 5.''' Особенности перемещающих операций в классах. Умные указатели.
−
* [[Media: Lecture_pbscpp_2_2020.pdf|Лекция 2]].
+
* Лекция 5
−
* [https://yadi.sk/i/eTdJ1VNwsZJ4nA Задача 1]. (Больше не принимается)
+
* Задание 3
  
−
'''Занятие 3.''' Особенности lambda-функций. Неупорядоченные контейнеры hashmap/hashset. Функторы и связыватели. std::bind, std::invoke, std::apply.
+
'''Занятие 6.''' Умные указатели и владение памятью. Идиома CRTP.
−
* [[Media: Lecture_pbscpp_3_2020.pdf|Лекция 3]].
+
* Лекция 6 (CRTP)
−
* Доп.задача про UB при захвате this. (Больше не принимается)
+
* Лекция 6 (паттерны)
 +
* Задание 4
 +
* Код для задания 4
  
−
'''Занятие 4.''' Указатели на методы внутри класса. Move-семантика и типы ссылок.
+
'''Занятие 7.''' Идиома PImpl. Паттерны проектирования Bridge, Command, Strategy, Singleton.
−
* [[Media: Lecture_pbscpp_4_2020.pdf|Лекция 4]].
+
* Лекция 7
 +
* Репозиторий, где пишем код на занятиях
  
−
'''Занятие 5.''' Свертывание ссылок. Универсальные ссылки и проблема их перегрузки. Идеальная передача. Генерация компилятором перемещающих операций.  
+
'''Занятие 8.''' Создание объектов с помощью фабрик. Паттерны проектирования Decorator и Visitor.  
−
* [[Media: Lecture_pbscpp_5_2020.pdf|Лекция 5]].
+
* Лекция 8
−
* [https://yadi.sk/i/L6FP82WCj5VmEw Задачи]. (Больше не принимаются)
+
  
−
'''Занятие 6.''' Операторы new и delete, их перегрузка. Умные указатели.
+
'''Занятие 9.''' Идиома TypeErasure. Решение проблем перегрузки универсальных ссылок. Диспетчеризация дескрипторов. Правило SFINAE.
−
* [[Media: Lecture_pbscpp_6_2020.pdf|Лекция 6]].
+
* Лекция 9
−
* [https://yadi.sk/i/3ui6cNkvsQ-7YQ Задача]. (Больше не принимается)
+
* Задание 5
  
−
'''Занятие 7.''' Владение памятью. Дополнение про умные указатели.
+
'''Занятие 10.''' Обработка исключений. Гарантии безопасности исключений. Неопределенное поведение.
−
* [[Media: lec7pbs.pdf|Лекция 7]]
+
* Лекция 10
−
* [https://yadi.sk/i/2q9G29DFmwtVzg Задача]. (Больше не принимается)
+
  
−
'''Занятие 8.''' Идиомы CRTP и PImpl. Паттерны Bridge и Command.
+
'''Занятие 11.''' Тестирование кода, unit-тестирование, устранение зависимостей. Google C++ Testing Framework.  
−
* [[Media: Lecture_pbscpp_8_2020.pdf|Лекция 8]]
+
* Лекция 11
 +
* Задача 6
 +
* [http://google.github.io/googletest/ Документация по googletest]
  
−
'''Занятие 9.''' Паттерны Singleton, Strategy, Decorator, Observer. Создание объектов с помощью фабрик.
+
'''Занятие 12.''' Отладка и дебаг кода. Оптимизация программ на C++. Строки.
−
* [[Media: Lecture_pbscpp_9_2020.pdf|Лекция 9]]
+
* Лекция 12
 +
* Задача 7
  
−
'''Занятие 10.''' Паттерн Visitor. Идиома Type Erasure. Правило SFINAE и диспетчеризация дескрипторов.
+
'''Занятие 13.''' Оптимизация алгоритмов, функций, памяти. Плотная упаковка полей. Бинарная сериализация данных. Protobuf.
−
* [[Media: Lecture_pbscpp_10_2020.pdf|Лекция 10]]
+
* Лекция 13
−
* [https://yadi.sk/i/HIelFsMSWhXVog Задачи] '''Важно!''' Принимается решение только одной (любой) задачи от одного слушателя. ''Задача 1 (any) и задача 2 (are_same) больше не принимаются.''
+
* Задача 8 и пример входного файла (дедлайн DD.MM.YYYY 09:00)
 +
* Комментарии по проверке находятся в отдельном листе таблицы результатов.
  
−
'''Занятие 11.''' Тестирование кода. Unit-тесты и библиотека gtest/gmock. Отладка кода и strace.
+
'''Занятие 14.''' Новые стандарты языка C++20 и C++23. Корутины, концепты, ranges library.
−
* [[Media: Lecture_pbscpp_11_2020.pdf|Лекция 11]]
+
* Лекция 14
  
 
== Литература ==
 
== Литература ==
 +
===Основная===
 
* 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.
 
* 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===
 +
* 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 74: Строка 116:
 
* 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.
 +
* [https://github.com/catboost/catboost/blob/master/CPP_STYLE_GUIDE.md Yandex C++ Style Guide].
 +
* [https://google.github.io/styleguide/cppguide.html Google C++ Style Guide].
  
  
 
[[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 21:23, 10 сентября 2024

Занятия проводятся по вторникам шестой парой (в 18:00).

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 метапрограммированием, умными указателями, исключениями, паттернами проектирования, тестированием, отладкой кода и др. Отдельно разбираются возможности современного языка С++, введенные в стандартах C++11/14/17/20: 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 2024 г.

  • Таблица результатов
  • Первое занятие состоится 3 сентября.
  • Тест 1: 17.09.2024
  • Тест 2: 24.09.2023
  • Тест 3: 01.10.2023
  • Тест 4: 08.10.2023
  • Тест 5: 15.10.2023
  • Тест 6: 29.10.2023
  • Тест 7: 05.11.2023
  • Тест 8: 12.11.2023
  • Досрочный экзамен: DD.MM.YYYY HH:MM (ауд. NN)
  • Основной экзамен: DD.MM.YYYY HH:MM (ауд. NN)

Экзамен

Экзамен по курсу письменный. Максимальная сумма баллов за экзаменационную работу – 50.

  • 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

За тесты на лекциях и выполнение дополнительных заданий можно получить следующие бонусы:

  • Оценка отлично (автомат)
  • Дополнительные баллы на экзамене (до 10 баллов, что является эквивалентом повышения итоговой оценки на 1 балл)
  • Возможность участвовать в досрочном экзамене

Критерии получения бонусов будут сформулированы позднее.

Пример экзаменационного варианта (pdf) (на баллы за каждое задание можно не обращать внимание, они будут скорректированы исходя из статистики прошлого года)

Содержание курса

Занятие 1. Огранизационные вопросы. C++ Style Guide. Вводный тест.

Занятие 2. Некоторые особенности C++11, вывод типа. Модификаторы функций, псевдонимы, scoped enums. Constexpr-выражения и объекты. Шаблоны с переменным числом аргументов.

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

  • Лекция 3
  • Задание 2

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

  • Лекция 4

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

  • Лекция 5
  • Задание 3

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

  • Лекция 6 (CRTP)
  • Лекция 6 (паттерны)
  • Задание 4
  • Код для задания 4

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

  • Лекция 7
  • Репозиторий, где пишем код на занятиях

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

  • Лекция 8

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

  • Лекция 9
  • Задание 5

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

  • Лекция 10

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

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

  • Лекция 12
  • Задача 7

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

  • Лекция 13
  • Задача 8 и пример входного файла (дедлайн DD.MM.YYYY 09:00)
  • Комментарии по проверке находятся в отдельном листе таблицы результатов.

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

  • Лекция 14

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.
  • Yandex C++ Style Guide.
  • Google C++ Style Guide.
Источник — «https://mk.cs.msu.ru/index.php?title=Проектирование_больших_систем_на_С%2B%2B&oldid=11275»