Проектирование больших систем на С++ — различия между версиями

Материал из Кафедра математической кибернетики
Перейти к: навигация, поиск
(→‎Содержание курса)
 
(не показаны 107 промежуточные версии 2 участников)
Строка 1: Строка 1:
−
Занятия проводятся по вторникам пятой парой (в 16:20).
+
[[Категория:Спецкурсы кафедры МК]]
 +
[[Категория:Лекционные курсы кафедры МК]]
 +
[[Категория:Магистерская программа Дискретные управляющие системы и их приложения]]
 +
 
 +
Занятия проводятся по вторникам шестой парой (в 18:00) '''ДИСТАНЦИОННО''', ссылка на видеоконференцию публикуется в [https://t.me/+OlbcW8JHJMdjOGZi чате в Telegram]
  
 
Курс по магистерской программе Дискретные управляющие системы и их приложения. Занятия проводит [[Участник:ZhukovVV|Владимир Владимирович Жуков.]]
 
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 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++.  
 
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.pdf|Программа курса (pdf)]]
 
[[Media: Pbscpp.pdf|Программа курса (pdf)]]
  
−
== Занятия в 2023 г ==
+
== Занятия в 2025 г. ==
−
* Первое занятие 5 сентября.
+
 
−
* Таблица результатов [https://docs.google.com/spreadsheets/d/1SdSPRlsNjM-yQA6FsgE4fHoGcZg-pVeSRhLJESx5tO0/edit?usp=sharing здесь]
+
* [https://docs.google.com/spreadsheets/d/1qxbn-J2YLaPhsL-msDzq8Od13aR1j1lp_JGvFNtwnmk/edit?usp=sharing Таблица результатов]
−
* Тест 1: 19.09.2023
+
* [https://t.me/+OlbcW8JHJMdjOGZi Чат в Telegram]
−
* Тест 2: 26.09.2023
+
* Первое занятие состоится 2 сентября в 18:00 в ауд. 504.
−
* Тест 3: 03.10.2023
+
* Следующие задания проводятся дистанционно.
−
* Тест 4: 10.10.2023
+
* Досрочный экзамен: DD.12.2024 HH:MM (ауд. N1)
−
* Тест 5: 17.10.2023
+
* Основной экзамен: DD.01.2025 HH:MM (ауд. N2)
−
* Тест 6: 31.10.2023
+
−
* Тест 7: 07.11.2023
+
−
* Тест 8: 14.11.2023
+
  
 
== Экзамен ==
 
== 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.
+
Экзамен по курсу письменный. Максимальная сумма баллов за экзаменационную работу – 54.
  
 
* Оценка '''отлично''': не менее 40 баллов
 
* Оценка '''отлично''': не менее 40 баллов
Строка 29: Строка 31:
 
* Оценка '''удовлетворительно''': не менее 20 и не более 29 баллов
 
* Оценка '''удовлетворительно''': не менее 20 и не более 29 баллов
  
−
Примеры экзаменационных задач: [[Media: cpp_exam_demo.pdf|pdf]].
+
[[Media: Pbs_exam_example_2024.pdf|Пример экзаменационного варианта (pdf)]]
  
 
== Содержание курса ==
 
== Содержание курса ==
−
'''Занятие 1.''' Вводный тест. Некоторые особенности C++11, вывод типа.
+
'''Занятие 1.''' Введение. Организационные вопросы. Вводный тест. Стиль кодирования.
−
* [https://disk.yandex.ru/i/ol9LwgjFvDJ2wQ Лекции 1-2]
+
* [https://disk.yandex.ru/i/RS2x0iZmCY-NDQ 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]
 +
* Книги Скотта Мейерса на английском языке можно найти на [https://aovst.cs.msu.ru/ сайте практикума 318 группы]
 +
* TODO на 2026 год: добавить в слайды контент на 20 минут. Можно, например, про STL напомнить.
  
−
'''Занятие 2.''' Модификаторы функций, псевдонимы, scoped enums. Constexpr-выражения и объекты. Шаблоны с переменным числом аргументов.  
+
'''Занятие 2.''' Категории выражений в C++. Вывод типов параметров шаблонов и auto. Некоторые особенности C++11 (универсальная инициализация, константные выражения, шаблоны с переменным числом аргументов и др.).
−
* [https://disk.yandex.ru/i/5nYytG6lTHfPKg Добавка между лекциями 1 и 2]
+
* [https://disk.yandex.ru/i/7-DPnwcUrkONYA Лекция 2]
−
* [https://disk.yandex.ru/i/A8rMOAmvx9RLCg Задание 1]
+
* [https://disk.yandex.ru/d/L19s661Y8JrTyA Задание 1] (результаты см. в таблице успеваемости в отдельной вкладке)
  
−
'''Занятие 3.''' Лямбда-выражения. Структурное связывание. Неупорядоченные контейнеры. Вызовы функций.
+
'''Занятие 3.''' Функциональное программирование в C++. Хеш-таблицы. Новые возможности C++17 (инициализация в условных выражениях, std::optional, std::string_view).
−
* [https://disk.yandex.ru/i/3n6m448BxzEmCA Лекция 3]
+
* [https://disk.yandex.ru/i/i3EFnpjuyybS6w Лекция 3]
−
* [https://disk.yandex.ru/i/RFe77SdsNHZEmw Задание 2] (больше не принимается)
+
* [https://disk.yandex.ru/i/_p8FUMICX1XnwQ Запись лекции]
  
−
'''Занятие 4.''' Move-семантика, типы ссылок. Проблема перегрузки универсальных ссылок.
+
'''Занятие 4.''' Семантика перемещения в C++.
−
* [https://disk.yandex.ru/i/ZAJSObjAUZ-OjA Лекция 4]
+
* [https://disk.yandex.ru/i/fC2fUMpHDZ6IOA Лекция 4]
 +
* [https://disk.yandex.ru/i/hflbAyVsoTVwBA Запись лекции]
 +
* TODO на 2026 год: устранить повторения информации в лекциях 2-4. Скукота получается, если одно и то же повторяется. Как будто лекции Машечкина какие-то.
  
−
'''Занятие 5.''' Особенности перемещающих операций в классах. Умные указатели.
+
'''Занятие 5.''' Операторы new и delete. Умные указатели. Управление владением памяти.
−
* [https://disk.yandex.ru/i/4KBOs1-sMwuigA Лекция 5]
+
* [https://disk.yandex.ru/i/VIoQHePuAQd7ow Лекция 5]
−
* [https://disk.yandex.ru/i/9jXUGQCa0CFK-g Задание 3]
+
−
* [https://disk.yandex.ru/d/VCOpY0oE6NvgCQ Мемы про Ложкина]
+
  
−
'''Занятие 6.''' Умные указатели и владение памятью. Идиома CRTP.
+
'''Занятие 6.''' Идиомы в C++. Идиома CRTP. Шаблон std::enable_shared_from_this. Умный указатель boost::intrusive_ptr. Идиома PImpl. Идиома Type Erasure.
−
* [https://disk.yandex.ru/i/c0KClChq9Lt8WA Задание 4]
+
* [https://disk.yandex.ru/i/AVYcaBknBY2qMA Лекция 6]
  
 
'''Занятие 7.''' Идиома PImpl. Паттерны проектирования Bridge, Command, Strategy, Singleton.
 
'''Занятие 7.''' Идиома PImpl. Паттерны проектирования Bridge, Command, Strategy, Singleton.
 +
* [https://disk.yandex.ru/i/EUs0mYjw8IVKeg Лекция 7 (deprecated)]
 +
* [https://mks2.cs.msu.ru/root/pbs_examples_2025 Репозиторий, где пишем код на занятиях]
  
 
'''Занятие 8.''' Создание объектов с помощью фабрик. Паттерны проектирования Decorator и Visitor.  
 
'''Занятие 8.''' Создание объектов с помощью фабрик. Паттерны проектирования Decorator и Visitor.  
 +
* [https://disk.yandex.ru/i/5-9XGr4aQR9C2w Лекция 8 (deprecated)]
  
 
'''Занятие 9.''' Идиома TypeErasure. Решение проблем перегрузки универсальных ссылок. Диспетчеризация дескрипторов. Правило SFINAE.
 
'''Занятие 9.''' Идиома TypeErasure. Решение проблем перегрузки универсальных ссылок. Диспетчеризация дескрипторов. Правило SFINAE.
 +
* [https://disk.yandex.ru/i/6Ggf49W6ABX9Ag Лекция 9 (deprecated)]
  
 
'''Занятие 10.''' Обработка исключений. Гарантии безопасности исключений. Неопределенное поведение.
 
'''Занятие 10.''' Обработка исключений. Гарантии безопасности исключений. Неопределенное поведение.
 +
* [https://disk.yandex.ru/i/A0z1X7NJZLPNFQ Лекция 10 (deprecated)]
  
 
'''Занятие 11.''' Тестирование кода, unit-тестирование, устранение зависимостей. Google C++ Testing Framework.  
 
'''Занятие 11.''' Тестирование кода, unit-тестирование, устранение зависимостей. Google C++ Testing Framework.  
 +
* [https://disk.yandex.ru/i/VX2GqMOB9t76wA Лекция 11 (deprecated)]
 +
* [http://google.github.io/googletest/ Документация по googletest]
  
 
'''Занятие 12.''' Отладка и дебаг кода. Оптимизация программ на C++. Строки.
 
'''Занятие 12.''' Отладка и дебаг кода. Оптимизация программ на C++. Строки.
 +
* [https://disk.yandex.ru/i/gzYOfpC0JfJPJw Лекция 12 (deprecated)]
  
 
'''Занятие 13.''' Оптимизация алгоритмов, функций, памяти. Плотная упаковка полей. Бинарная сериализация данных. Protobuf.
 
'''Занятие 13.''' Оптимизация алгоритмов, функций, памяти. Плотная упаковка полей. Бинарная сериализация данных. Protobuf.
−
* Комментарии по проверке находятся в отдельном листе таблицы результатов.
+
* [https://disk.yandex.ru/i/A39zehIlyOn3qg Лекция 13 (deprecated)]
 +
 
 +
'''Занятие 14.''' Новые стандарты языка C++20 и C++23. Корутины, концепты, ranges library.
 +
* [https://disk.yandex.ru/d/8efRlJsZ9ZFA2g Презентации докладов (deprecated)]
  
 
== Литература ==
 
== Литература ==
Строка 88: Строка 105:
 
* [http://google.github.io/googletest/ Документация] по Google Test.
 
* [http://google.github.io/googletest/ Документация] по Google Test.
 
* [https://developers.google.com/protocol-buffers/docs/overview?hl=en Документация] protobuf.
 
* [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:Магистерская программа Дискретные управляющие системы и их приложения]]
+

Текущая версия на 20:15, 30 сентября 2025


Занятия проводятся по вторникам шестой парой (в 18:00) ДИСТАНЦИОННО, ссылка на видеоконференцию публикуется в чате в Telegram

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 2025 г.

  • Таблица результатов
  • Чат в Telegram
  • Первое занятие состоится 2 сентября в 18:00 в ауд. 504.
  • Следующие задания проводятся дистанционно.
  • Досрочный экзамен: DD.12.2024 HH:MM (ауд. N1)
  • Основной экзамен: DD.01.2025 HH:MM (ауд. N2)

Экзамен

Экзамен по курсу письменный. Максимальная сумма баллов за экзаменационную работу – 54.

  • 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

Пример экзаменационного варианта (pdf)

Содержание курса

Занятие 1. Введение. Организационные вопросы. Вводный тест. Стиль кодирования.

Занятие 2. Категории выражений в C++. Вывод типов параметров шаблонов и auto. Некоторые особенности C++11 (универсальная инициализация, константные выражения, шаблоны с переменным числом аргументов и др.).

Занятие 3. Функциональное программирование в C++. Хеш-таблицы. Новые возможности C++17 (инициализация в условных выражениях, std::optional, std::string_view).

Занятие 4. Семантика перемещения в C++.

  • Лекция 4
  • Запись лекции
  • TODO на 2026 год: устранить повторения информации в лекциях 2-4. Скукота получается, если одно и то же повторяется. Как будто лекции Машечкина какие-то.

Занятие 5. Операторы new и delete. Умные указатели. Управление владением памяти.

Занятие 6. Идиомы в C++. Идиома CRTP. Шаблон std::enable_shared_from_this. Умный указатель boost::intrusive_ptr. Идиома PImpl. Идиома Type Erasure.

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.
  • 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=12169»