Проектирование больших систем на С++

Курс по магистерской программе Дискретные управляющие системы и их приложения. Занятия проводит Коноводов В.А.

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++. На занятиях предполагается разбор примеров использования конструкций языка и применения рассматриваемых методов проектирования, а также проведение промежуточных небольших тестов-контрольных.

Содержание курса

Занятие 1. Вводный тест. Вывод типов шаблонов и auto. Ключевое слово decltype. Инициализация с фигурными скобками.

Занятие 2. Ключевые слова override и final. Удаленные функции. Псевдонимы. Перечисления с областью видимости. Объекты и функции constexpr.

Занятие 3. Лямбда-выражения, функторы и связыватели.

Занятие 4. Семантика перемещения, std::move, перемещающие конструкторы и операторы перемещения, типы ссылок.

Занятие 5. Универсальные ссылки, прямая передача, свертка ссылок, return value optimization, проблемы перегрузки.

Занятие 6. Операторы new, delete и аллокаторы. Умные указатели. std::unique_ptr.

Занятие 7. Указатели std::shared_ptr, std::weak_ptr, особенности использования make_shared.

Занятие 8. Идиомы CRTP, PIMPL. Примеры паттернов проектирования: Bridge, Command.

Занятие 9. Паттерны Singleton, Strategy, Decorator, Observer.

Занятие 10. Создание объектов с помощью фабрик. Паттерн Visitor. Шаблонное метапрограммирование, std::enable_if, решение проблемы перегрузки и универсальных ссылок.

Занятие 11. Метапрограммирование с шаблонами и X-macro. Идиома Type Erasure.

Занятие 12. Обработка ошибок.

Занятие 13. Введение в многопоточность. Примитивы синхронизации.

Занятие 14. Многопоточность. Некоторые особенности C++14 и C++17.

Задачи

Условия задач

Экзамен

Экзамен по курсу письменный. В работе 15 заданий, на выполнение отводится 90 минут. Максимальная сумма баллов – 30.

• Оценка отлично: не менее 24 баллов
• Оценка хорошо: не менее 18 и не более 23 баллов
• Оценка удовлетворительно: не менее 12 и не более 17 баллов

Примерный вариант экзаменационной работы.

Программа курса

Программа курса (pdf) (осенний семестр 2017 года)

Литература

• С. Мейерс, Эффективный и современный С++: 42 рекомендации по использованию C++11 и C++14, изд. Вильямс, М.: 2017 г.
• 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++.
• Б. Страуструп, Дизайн и эволюция языка С++.
• D. Abrahams, A. Gurtovoy C++ Template Metaprogramming.