Проектирование больших систем на С++ — различия между версиями

Версия 18:52, 5 декабря 2023

Занятия проводятся по вторникам пятой парой (в 16:20).

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 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++. 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 2023 г

• Первое занятие 5 сентября.
• Таблица результатов здесь
• Тест 1: 19.09.2023
• Тест 2: 26.09.2023
• Тест 3: 03.10.2023
• Тест 4: 10.10.2023
• Тест 5: 17.10.2023
• Тест 6: 31.10.2023
• Тест 7: 07.11.2023
• Тест 8: 14.11.2023
• Занятия 12.12.2023 не будет (время выделено для подготовки к экзамену).
• Занятия 19.12.2023 не будет (вместо него проводится досрочный экзамен 22.12.2023)
• Досрочный экзамен: 22.12.2023 16:20 (ауд. ??)
• Основной экзамен: 12.01.2024 13:00 (ауд. ??)

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.

• 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

Примеры экзаменационных задач: pdf.

Содержание курса

Занятие 1. Вводный тест. Некоторые особенности C++11, вывод типа.

• Лекции 1-2

Занятие 2. Модификаторы функций, псевдонимы, scoped enums. Constexpr-выражения и объекты. Шаблоны с переменным числом аргументов.

• Добавка между лекциями 1 и 2
• Задание 1 (больше не принимается)

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

• Лекция 3
• Задание 2 (больше не принимается)

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 (больше не принимается)
• Мемы про Ложкина

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

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

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

• Лекции 7-8
• Репозиторий, где пишем код на занятиях

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.

• Лекция 9
• Задание 5 (задача 1 больше не принимается)

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
• Документация по googletest
• Задача 6 (больше не принимается)

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

• Лекция 12
• Задача 7 (больше не принимается)

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

• Лекция 13
• Задача 8 и пример входного файла (дедлайн 12.12.2023 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.

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.