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 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.
Содержание
Занятия в 2024 г.
Занятия 05.11.2024 не будет! (преподаватель на больничном по уходу за собой)
Занятия 29.10.2024 не будет!
- Таблица результатов
- Первое занятие состоится 3 сентября.
- Тест 1: 17.09.2024
- Тест 2: 24.09.2024
- Тест 3: 01.10.2024
- Тест 4: 08.10.2024
- Тест 5: 15.10.2024
- Тест 6: 12.11.2024
- Тест 7: 19.11.2024
- Тест 8: 26.11.2024
- 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 см. в таблице успеваемости.
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.
- Лекция 2
- Дополнительные слайды (исключения вывода типа для auto, value-категории, информация для теста)
- Книги Скотта Мейерса на английском языке можно найти на сайте практикума 318 группы
- Задание 1 (больше не принимается)
Занятие 3. Лямбда-выражения. Связыватели. Некоторые особенности C++17.
Занятие 4. Move-семантика, типы ссылок. Проблема перегрузки универсальных ссылок.
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.
- Лекция 6
- Задание 4 (больше не принимается)
- Код для задания 4
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.
- 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
- 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
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.