Проектирование больших систем на С++ — различия между версиями

Материал из Кафедра математической кибернетики
Перейти к: навигация, поиск
 
(не показаны 273 промежуточных версий 3 участников)
Строка 1: Строка 1:
−
{{DISPLAYTITLE:Проектирование больших систем на С++}}
+
Занятия проводятся по вторникам шестой парой (в 18:00).
  
−
* '''Внимание!''' Следующее занятие состоится 16 декабря в 18:00 в ауд, 606
+
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:KonovodovV|Коноводов В.А.]]
+
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 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_content2018.pdf|Программа курса 2018(pdf)]]
+
[[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]
−
Задание обязательно для всех, кроме студентов 421ой группы.
+
* Первое занятие состоится 3 сентября.
−
Срок сдачи задания: 5 ноября 2019 г. 23:59.
+
* Тест 1: 17.09.2024
−
* [[Media:Pbscpp_problem1_2019.pdf|Условие]].
+
* Тест 2: 24.09.2023
−
* [https://github.com/konovodov/cmc_msu_cpp_course/tree/master/problem1 Ссылка на код].
+
* 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 ==
−
Задание обязательно для всех.
+
Экзамен по курсу письменный. Максимальная сумма баллов за экзаменационную работу – 50.
  
−
Срок сдачи задания для всех, кроме студентов 421ой группы: 7 декабря 2019 г. 23:59.
+
* 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
  
−
Студенты 421ой группы сдают это задание в рамках практикума.
+
За тесты на лекциях и выполнение дополнительных заданий можно получить следующие бонусы:
−
* [[Media:Pbscpp_problem2_2019.pdf|Условие]].
+
* 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. Ключевые слова override и final. Удаленные функции.
+
'''Занятие 1.''' Огранизационные вопросы. C++ Style Guide. Вводный тест.
−
* [[Media: Lecture_pbscpp_1.pdf|Лекция 1]].
+
* [https://github.com/catboost/catboost/blob/master/CPP_STYLE_GUIDE.md Yandex C++ Style Guide].
−
'''Занятие 2.''' Разбор задач из теста. Особенности языка C++11/14/17: псевдонимы, constexpr, структурное связывание, variadic templates, lambda-функции.
+
* [https://google.github.io/styleguide/cppguide.html Google C++ Style Guide]
−
* [[Media: Lecture_pbscpp_2.pdf|Лекция 2]].
+
−
* [[Media: pbscpp_task1.pdf|Задача]]. (больше не принимается)
+
−
'''Занятие 3.''' Особенности lambda-функций. Неупорядоченные контейнеры hashmap/hashset. Функторы и связыватели. std::bind, std::invoke, std::apply.
+
−
* [[Media: Lecture_pbscpp_3.pdf|Лекция 3]].
+
−
* [[Media: pbscpp_task2.pdf|Задача]].(больше не принимается)
+
−
'''Занятие 4.''' Ссылки и копии. Алиасинг. Невладеющий std::string_view. Типы ссылок. Move-семантика. RVO.
+
−
* [[Media: Lecture_pbscpp_4.pdf|Лекция 4]].
+
−
'''Занятие 5.''' Проблемы перегрузки с универсальными ссылками. Операторы new и delete. Умные указатели. std::shared_ptr, std::unique_ptr.
+
−
* [[Media: Lecture_pbscpp_5.pdf|Лекция 5]].
+
−
* [[Media: pbscpp_task3.pdf|Задача]]. (больше не принимается)
+
−
'''Занятие 6.''' Указатель std::weak_ptr. Рекурсивный шаблон CRTP. Идиома PImpl.
+
−
* [[Media: Lecture_pbscpp_6.pdf|Лекция 6]].
+
−
'''Занятие 7.''' Паттерны проектирования Bridge, Command, Strategy, Singleton.
+
−
* [[Media: Lecture_pbscpp_7.pdf|Лекция 7]].
+
−
'''Занятие 8.''' Паттерны проектирования Decorator, Observer, Factory.
+
−
* [[Media: Lecture_pbscpp_8.pdf|Лекция 8]].
+
−
* [[Media: Lecture_8_test_task1.pdf|Условие задачи из теста]].
+
−
'''Занятие 9.''' Паттерн проектирования Visitor. Идиома Type Erasure. Диспетчеризация дескрипторов.
+
−
* [[Media: Lecture_pbscpp_9.pdf|Лекция 9]].
+
−
'''Занятие 10.''' Правило SFINAE, примеры. Способы тестирования кода. Unit-тестирование и устранение зависимостей.
+
−
* [[Media: Lecture_pbscpp_10.pdf|Лекция 10]].
+
−
'''Занятие 11.''' Mock-объекты в тестировании. Поиск проблем с помощью gdb, strace. Обработка ошибок и исключений.
+
−
* [[Media: Lecture_pbscpp_11.pdf|Лекция 11]].
+
−
* [https://github.com/konovodov/cmc_msu_cpp_course/tree/master/testing Ссылка на код про тесты с занятия].
+
−
* [[Media: pbscpp_task5.pdf|Задачи]].(больше не принимаются)
+
−
'''Занятие 12.''' Исключения в стандартной библиотеке, std::exception_ptr, идиома ValueOrError. Итераторы и iterator_traits в C++17.
+
−
* [[Media: Lecture_pbscpp_12.pdf|Лекция 12]].
+
−
* [[Media: pbscpp_tas6.pdf|Задача]]. (больше не принимается)
+
  
−
== Критерии оценок ==
+
'''Занятие 2.''' Некоторые особенности C++11, вывод типа. Модификаторы функций, псевдонимы, scoped enums. Constexpr-выражения и объекты. Шаблоны с переменным числом аргументов.
−
'''Таблица результатов 2019''' [https://clck.ru/JCKum ссылка] (знаки вопроса означают, что решение получено, но не проверялось; отсутствие знака вопроса не означает, что решение не получено)
+
* [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]
  
−
Экзамен по курсу письменный. Максимальная сумма баллов – 50. Баллы, полученные за выполнение домашних заданий (максимум – 50), дополнительных задач и тестов на занятиях, суммируются с баллами, полученными за экзамен.
+
'''Занятие 3.''' Лямбда-выражения. Структурное связывание. Неупорядоченные контейнеры. Вызовы функций.
 +
* Лекция 3
 +
* Задание 2
  
−
* Оценка отлично: не менее 80 баллов
+
'''Занятие 4.''' Move-семантика, типы ссылок. Проблема перегрузки универсальных ссылок.
−
* Оценка хорошо: не менее 70 и не более 79 баллов
+
* Лекция 4
−
* Оценка удовлетворительно: не менее 55 и не более 69 баллов
+
 
 +
'''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.
 +
* Лекция 11
 +
* Задача 6
 +
* [http://google.github.io/googletest/ Документация по googletest]
 +
 
 +
'''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 ==
 
== 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
 +
* 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 79: 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++.
−
* Курт Гантерот: Оптимизация программ на C++. Проверенные методы повышения производительности.
 
 
* Вандевурд Д., Джосаттис Н. Шаблоны C++. Справочник разработчика.
 
* Вандевурд Д., Джосаттис Н. Шаблоны C++. Справочник разработчика.
−
* CppCoreGuidelines (ред. Б. Страуструп, Г. Саттер) https://isocpp.github.io/CppCoreGuidelines/CppCoreGuidelines
+
* 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 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»