Углубленный C++

2023/2024

Учебный год

RUS

Обучение ведется на русском языке

9

Кредиты

Кто читает:

Департамент компьютерной инженерии

Статус:

Курс обязательный

Когда читается:

1-й курс, 2-4 модуль

Преподаватели

Голубев Иван Анатольевич

Линский Евгений Михайлович

Программа дисциплины

Аннотация

Конструкции языка C близко сопоставляются типичным машинным инструкциям, благодаря чему он традиционно является одним из основных языков системного программирования (в частности, на нем написана ОС Linux). Изучение приемов программирования на C позволяет не только научится писать эффективные программы, но и разобраться как работает компьютер при их выполнении.  Язык C повлиял на синтаксис таких языков как C++, C#, Java и Objective-C. Знание С позволит лучше понять решения, принятые авторами этих языков, и оценить накладные расходы по времени и памяти при их использовании. Язык C++ является де-факто стандартом для написания высокопроизводительных программ. С одной стороны он позволяет эффективно использовать ресурсы компьютера, а с другой стороны --- позволяет писать программы с использованием наиболее популярных подходов современного программирования (процедурного, объектно-ориентированного, обобщенного, метапрограммирования и других). Целью курса является обучение написанию на C++ больших программ и библиотек, которые можно переиспользовать в других проектах. Особенностью курса является то, что очередной механизм языка рассматривается только после того, как слушатели смогут написать его сами.

Цель освоения дисциплины

• Читать и писать полезные программы на языке C
• Читать и писать программы на современном C++
• Детально понимать процесс построения программы из исходных кодов (gcc, make, cmake)
• Детально понимать процесс выполнения программы
• Использовать библиотеки
• Проектировать и реализовывать код, который можно использовать повторно
• Использовать все возможности библиотеки STL

Планируемые результаты обучения

• Понимание архитектуры компьютера
• Понимание процесса превращения программы в машинный код (компилятор, ассемблер, линковщик)
• Умение работать с указателями
• Понимание того, как устроен вызов функции
• Понимание карты памяти: стек и куча
• Умение использовать указатели на функции и интрузивные списки
• Знание стандартной библиотеки libc
• Умение работать с gcc, gdb, make, cmake, valgrind, sanitizers, perf
• Умение разработать утилиту командной строки под ОС Linux
• Понимание основных идей ООП
• Понимание особенностей ООП в C++ (конструктор копий, перегрузка операторов, move-семантика, множественное наследование)
• Понимание реализации ООП в C++ (vtable, this)
• Понимание реализации умных указателей
• Умение использовать ввод-вывод на С++
• Умение разрабатывать объектно-ориентированных программ на C++ (элементы проектирования на примере архитектуры MV, юнит тесты)
• Понимание способов обработки ошибок (errno, исключения)
• Умение использовать шаблоны
• Умение использовать метапрограммирование (ifdef, variadic templates, enable_if, concepts)
• Знание стандартных контейнеров STL
• Понимание концепции итераторов
• Знания стандартных алгоритмов в STL и особенностей их использования (функторы, ламбда)
• Умение использовать примитивы многопоточного программирования в STL (thread, mutex, conditional variables)
• Аллокаторы
• std::bind, std::function
• std::unique_ptr, std::shared_ptr
• Нововведения из последних стандартов: modules, parallel_algs, formats, filesystem

Содержание учебной дисциплины

• Отдельные главы языка C
• Объектно-ориентированное программирование на языке C++
• Разработка библиотек с помощью обобщенного программирования и метапрограммирования
• Обзор библиотеки STL
• Дополнительные разделы

Элементы контроля

• летучки
• тесты
• экзамен
• лабораторные
  лабораторные работы с частичной автопроверкой
• итоговый экзамен

Промежуточная аттестация

• 2023/2024 2nd module
  0.3 * лабораторные + 0.1 * летучки + 0.2 * тесты + 0.4 * экзамен
• 2023/2024 4th module
  0.4 * итоговый экзамен + 0.15 * лабораторные + 0.15 * лабораторные + 0.05 * летучки + 0.05 * летучки + 0.1 * тесты + 0.1 * тесты

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

• C++ programming : program design including data structures, Malik, D. S., 2009
• Алгоритмы на С++ : анализ структуры данных, сортировка, поиск, алгоритмы на графах, Седжвик, Р., 2014
• Дизайн и эволюция C++, Страуструп, Б., 2014
• С++ : полное руководство: классическое издание, Шилдт, Г., 2018
• Шаблоны C++. Справочник разработчика, Вандевурд, Д., 2020
• Язык программирования C++: Базовый курс, Липпман, С. Б., 2014

Рекомендуемая дополнительная литература

• C++17 STL. Стандартная библиотека шаблонов, Галовиц, Я., 2019
• С++ для "чайников", Дэвис, С. Р., 2004
• Язык программирования С, Керниган, Б., 2015