Проектирование больших систем на С++ — различия между версиями

Текущая версия на 12:54, 7 декабря 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: 23.12.2025 18:00 (ауд. 504)
• Основной экзамен: 20.01.2026 13:00 (ауд. 579)

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.

• Лекция 1
• Yandex C++ Style Guide.
• Google C++ Style Guide
• Книги Скотта Мейерса на английском языке можно найти на сайте практикума 318 группы
• TODO на 2026 год: добавить в слайды контент на 20 минут. Можно, например, про STL напомнить.

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.).

• Лекция 2
• Задание 1 (результаты см. в таблице успеваемости в отдельной вкладке)

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

• Лекция 3
• Запись лекции

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.

• Лекция 5
• Запись лекции

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

• Лекция 6
• Запись лекции
• TODO на 2026 год: добавить хрона на 20 минут

Занятие 7. Паттерны проектирования в C++. Паттерны проектирования Bridge, Command, Singleton, Strategy, Decorator.

• Лекция 7
• Запись лекции
• Задание 2
• TODO на 2026 год: реструктурировать презентации: сначала порождающие паттерны, потом структурные и поведенческие

Занятие 8. Паттерны проектирования Observer, Factory Method, Abstract Factory, Visitor, Adapter, Facade, Proxy, Builder

• Лекция 8
• Запись лекции

Занятие 9. Паттерны проектирования Composite, Template Method, Chain of Responsibility, Prototype, State, Flyweight, Interpreter, Mediator, Memento

• Лекция 9
• Запись лекции

Занятие 10. Принципы SOLID, DRY, KISS, закон Деметры и принцип Tell Don't Ask. Антипаттерны.

• Лекция 10
• Запись лекции

Занятие 11. Правило SFINAE и альтернативы. Проблема перегрузки универсальных ссылок. Обработка исключений. Неопределенное поведение.

• Лекция 11
• Запись лекции

Занятие 12. Тестирование кода, unit-тестирование, устранение зависимостей. Google C++ Testing Framework.

• Лекция 12
• Запись лекции
• Документация по googletest

Занятие 13. Отладка кода на C++. Оптимизация программ. Идиома Copy-On-Write. Упаковка структур. Сериализация данных. Protobuf.

• Лекция 13
• Запись лекции

Занятие 14. Многопоточность в C++. Синхронизация потоков, условные переменные, std::future, std::promise, std::async и др. OpenMP. Потокобезопасность, паттерны, особенности архитектуры. Современные возможности C++20. Параллельные алгоритмы STL в C++17.

• Лекция 14

Старое (ну типа лекции-дедульки, по мере добавления свежего контента буду делать им Press F)

Занятие 14 (2024). Новые стандарты языка C++20 и C++23. Корутины, концепты, ranges library.

• Презентации докладов (deprecated)

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.