Проектирование больших систем на С++ — различия между версиями

Материал из Кафедра математической кибернетики
Перейти к: навигация, поиск
(→‎Содержание курса)
 
(не показана 341 промежуточная версия 3 участников)
Строка 1: Строка 1:
−
{{DISPLAYTITLE:Проектирование больших систем на С++}}
+
Занятия проводятся по вторникам шестой парой (в 18:00).
−
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. '''612'''.
+
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.  
−
'''Внимание!''' 9 ноября занятие '''не''' состоится.
+
−
----
+
−
 
+
−
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++.  
 
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.
  
−
'''Таблица результатов''' (задачи, тесты на занятиях и т.п.) доступна по [https://goo.gl/Br2zAd ссылке].
+
[[Media: Pbscpp.pdf|Программа курса (pdf)]]
  
−
==Задания по курсу==
+
== Занятия в 2024 г. ==
−
===Задание 1===
+
* [https://docs.google.com/spreadsheets/d/1daYZmqfhzrqL30kgwXsSy0f5zUFXY8yf5jTKFlMicJo/edit?usp=sharing Таблица результатов]
−
Срок сдачи задания: 31 октября 2018 г. 23:59.
+
* Первое занятие состоится 3 сентября.
−
* [[Media:Pbscpp_problem1_2018.pdf|Условие]].
+
* Тест 1: 17.09.2024
−
* [https://github.com/konovodov/cmc_msu_cpp_course/tree/master/problem1 Ссылка на код].
+
* 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)
  
−
===Задание 2===
+
== Экзамен ==
−
Срок сдачи задания: 25 ноября 2018 г. 23:59.
+
Экзамен по курсу письменный. Максимальная сумма баллов за экзаменационную работу – 50.
−
* [[Media:Pbscpp_problem2_2018.pdf|Условие]].
+
 
 +
* 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.''' Вводный тест. Особенности языка C++11. Вывод типов. Ключевые слова decltype и auto.
+
'''Занятие 1.''' Организационные вопросы. C++ Style Guide. Вводный тест.
 +
* [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.''' Ключевые слова override и final. Удаленные функции. Псевдонимы. Перечисления с областью видимости. Объекты и функции constexpr.
+
'''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]
  
−
* [[Media: Pbscpp_task_2018_2.pdf|Задачи к занятию 2]]. ''[c 29.09 решения задач больше не принимаются]''
+
'''Занятие 3.''' Лямбда-выражения. Связыватели. Некоторые особенности C++17.
−
* [[Media: Lection_pbscpp_1_2_2018.pdf|Лекция 1-2]].
+
* Лекция 3
 +
* Задание 2
  
−
'''Занятие 3.''' Функции constexpr, variadic templates, std::tuple, лямбда-выражения, функторы.
+
'''Занятие 4.''' Move-семантика, типы ссылок. Проблема перегрузки универсальных ссылок.
 +
* Лекция 4
  
−
* [[Media: Pbscpp_task_2018_3.pdf|Задачи к занятию 3]].  ''[c 28.09 решение задачи больше не принимается]''
+
'''Занятие 5.''' Особенности перемещающих операций в классах. Умные указатели.
−
* [[Media: Lection_pbscpp_3_2018_part1.pdf ‎|Лекция 3]].
+
* Лекция 5
 +
* Задание 3
  
−
'''Занятие 4.''' Связыватели. move-семантика.
+
'''Занятие 6.''' Умные указатели и владение памятью. Идиома CRTP.
−
* [[Media: Pbscpp_task_2018_4.pdf|Задачи к занятию 4]].  ''[с 05.10 решение задачи больше не принимается]''
+
* Лекция 6 (CRTP)
 +
* Лекция 6 (паттерны)
 +
* Задание 4
 +
* Код для задания 4
  
−
'''Занятие 5.''' Типы ссылок. Прямая передача. Проблемы перегрузки универсальных ссылок. Перемещающие операции.
+
'''Занятие 7.''' Идиома PImpl. Паттерны проектирования Bridge, Command, Strategy, Singleton.
−
* [[Media: Lection_pbscpp_4_2018.pdf ‎|Лекция 5]].
+
* Лекция 7
 +
* Репозиторий, где пишем код на занятиях
  
−
'''Занятие 6.''' Выделение и распределение памяти. Умные указатели unique_ptr и shared_ptr.
+
'''Занятие 8.''' Создание объектов с помощью фабрик. Паттерны проектирования Decorator и Visitor.  
−
* [[Media: Lection_pbscpp_6_2018.pdf ‎|Лекция 6]].
+
* Лекция 8
−
* [[Media: Pbscpp_task_2018_6.pdf|Задачи к занятию 6]].  ''[с 19.10 решение задачи больше не принимается]''
+
  
−
'''Занятие 7.''' Указатель weak_ptr. enable_shared_from_this как пример CRTP. Идиома PImpl. Паттерн проектирования Bridge.
+
'''Занятие 9.''' Идиома TypeErasure. Решение проблем перегрузки универсальных ссылок. Диспетчеризация дескрипторов. Правило SFINAE.
−
* [[Media: Lection_pbscpp_7_2018.pdf ‎|Лекция 7]].
+
* Лекция 9
−
* [[Media: Pbscpp_task_2018_7.pdf|Задачи к занятию 7]].  ''[с 01.11 решение задачи больше не принимается]''
+
* Задание 5
  
−
'''Занятие 8.''' Паттерны проектирования Command, Singleton, Strategy, Decorator, Observer, Abstract factory.
+
'''Занятие 10.''' Обработка исключений. Гарантии безопасности исключений. Неопределенное поведение.
−
* [[Media: Lection_pbscpp_8_2018.pdf ‎|Лекция 8]].
+
* Лекция 10
  
−
'''Занятие 9.''' Паттерн Visitor. Идиома Type Erasure. Правило SFINAE. Диспетчеризация дескрипторов.
+
'''Занятие 11.''' Тестирование кода, unit-тестирование, устранение зависимостей. Google C++ Testing Framework.  
−
* [[Media: Lection_pbscpp_9_2018.pdf ‎|Лекция 9]].
+
* Лекция 11
−
* [[Media: Pbscpp_task_2018_9.pdf|Задачи к занятию 9]]. ''[с 08.11 решение задачи больше не принимается]''
+
* Задача 6
 +
* [http://google.github.io/googletest/ Документация по googletest]
  
−
== Программа курса ==
+
'''Занятие 12.''' Отладка и дебаг кода. Оптимизация программ на C++. Строки.
−
[[Media: Pbscpp_content2017.pdf|Программа курса (pdf)]] (осенний семестр 2017 года)
+
* 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 ==
 
== 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.
 +
* 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.  
 
* 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 71: Строка 115:
 
* Б. Страуструп, Язык программирования С++, 4-е издание.
 
* Б. Страуструп, Язык программирования С++, 4-е издание.
 
* Б. Страуструп, Программирование. Принципы и практика использования C++.
 
* Б. Страуструп, Программирование. Принципы и практика использования C++.
−
* Б. Страуструп, Дизайн и эволюция языка С++.
+
* Вандевурд Д., Джосаттис Н. Шаблоны C++. Справочник разработчика.
−
* D. Abrahams, A. Gurtovoy C++ Template Metaprogramming.
+
* 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]]

Текущая версия на 06:10, 15 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. Организационные 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. Связыватели. Некоторые особенности C++17.

  • 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=11283»