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, 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 2020(pdf)

Содержание курса

Занятие 1. Особенности языка C++11. Вывод типов. Ключевые слова decltype и auto. Ключевые слова override и final.

Занятие 2. Удаленные функции. Псевдонимы. Scoped enums. Constexpr-выражения и объекты. Шаблоны с переменным числом аргументов. lambda-выражения.

Занятие 3. Особенности lambda-функций. Неупорядоченные контейнеры hashmap/hashset. Функторы и связыватели. std::bind, std::invoke, std::apply.

Занятие 4. Указатели на методы внутри класса. Move-семантика и типы ссылок.

Занятие 5. Свертывание ссылок. Универсальные ссылки и проблема их перегрузки. Идеальная передача. Генерация компилятором перемещающих операций.

Занятие 6. Операторы new и delete, их перегрузка. Умные указатели.

Занятие 7. Владение памятью. Дополнение про умные указатели.

Занятие 8. Идиомы CRTP и PImpl. Паттерны Bridge и Command.

Занятие 9. Паттерны Singleton, Strategy, Decorator, Observer. Создание объектов с помощью фабрик.

Занятие 10. Паттерн Visitor. Идиома Type Erasure. Правило SFINAE и диспетчеризация дескрипторов.

Занятие 11. Тестирование кода. Unit-тесты и библиотека gtest/gmock. Отладка кода и strace.

Занятие 12. Отладочные макроопределения, asserts. Обработка исключений. Гарантии безопасности исключений. ValueOrException. Неопределенное поведение.

Занятие 13. Оптимизация программ на C++.

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.

Дополнительная

• 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.