Программирование на C++

Магистратура 2025/2026

Статус: Курс обязательный (Аппаратно-программные комплексы искусственного интеллекта)

Кто читает: Департамент электронной инженерии

Где читается: Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова

Когда читается: 2-й курс, 1, 2 модуль

Охват аудитории: для своего кампуса

Язык: русский

Кредиты: 6

Контактные часы: 60

Дополнительные материалы в LMS Задать вопрос

Аннотация

Данный курс посвящен метапрограммированию, boost, C++20, невытесняющей многозадачности. В данной части особое внимание удаляется техникам промышленного программирования: проекты в ней должны быть реализованы как полноценные компоненты, с документацией, автотестами и другими аттрибутами “хорошего кода”.

Цель освоения дисциплины

Дать студентам глубокие знания и практические навыки в области программирования на языке C++. Курс направлен на изучение фундаментальных концепций и технологий языка C++, которые являются базовыми для многих современных языков программирования и широко используются в различных областях разработки программного обеспечения.

Планируемые результаты обучения

Знать причины использования пространств имен, правила разрешения вложенных пространств имен, синтаксис ключевого слова USING, принцип ADL
Знать определение владения
Знать виды умных указателей STL, их внутреннее устройство
Знать определение функтора, синтаксис лямбда-функций (в т.ч. явное указание типа возврата, различные способы захвата переменных)
Знать внутреннее устройство лямбда-функций
Уметь использовать анонимные пространства имен для ограничения связывания символа, вводить определенные символы или все символы из пространства имен в текущую область видимости
Уметь отличать ситуации владения и использования, грамотно выражать отношения в синтаксисе умных указателей
Знать определение итератора, иерархию итераторов
Знать преимущества и недостатки подхода реализации алгоритмов через итераторы. - базовые контейнеры STL: VECTOR, LIST, MAP, UNOREDERED_MAP, адаптивные контейнеры: STACK, QUEUE
Знать основные алгоритмы из STL
Уметь написать объявление класса-итератора. - решать задачи с использованием итераторов и алгоритмов
Уметь использовать лямбда-функции в качестве предикатов
Знать преимущество и недостатки библиотеки STD::RANGES перед стандартными алгоритмами, методы библиотек STD::FILESYSTEM, STD::REGEX. -определение кодировок, устройство однобайтовых кодировок, кодировок фиксированной длины (UTF-16), кодировок переменной длины (UTF-8)
Уметь использовать ICU для работы с текстами с символами вне ASCII
Знать причины использования наследования, виды наследования в C++ и логические отношения, которые они выражают
Знать расположение данных класса-наследника и базового класса в памяти
Знать порядок инициализации и уничтожения данных при наследовании, способ инициализации базового класса. Protected-данные
Уметь спроектировать простую систему из классов, связанных отношением наследования
Знать определение полиморфизма, понятие "позднего связвания"
Знать синтаксис ключевых слов virtual и override
Знать принцип работы виртуальных функций. - возможные проблемы с производительностью и памятью при использовании динамического полиморфизма
Знать принципы одновременного использования виртуальных функций и шаблонов
Знать определение чистых виртуальных функций и интерфейсов
Знать принцип работы dynamic_cast
Уметь проектировать и реализовывать иерархию полиморфных классов
Знать проблемы, возникающие при множественном наследовании, принцип работы виртуальных базовых классов и полиморфизма при множественном наследовании, внутреннее устройство таблиц виртуальных функций
Знать содержимое type_info, принцип его работы
Знать синтаксис генерации и ловли исключений
Знать иерархию встроенных исключений
Уметь по представленной иерархии классов определить порядок инициализации данных, предоставлять гарантии безопасности кода с помощью исключений и raii, реализовывать классы исключений, связывать их в верную архитектуру
Знать определение универсальных ссылок, причины их использования
Знать принцип perfect forwarding - причины использования и ситуации применения
Знать отличия std::move от std::forward. - синтаксис шаблонов с переменным числом аргументов, шаблон-шаблонных параметров
Знать отличие elipsis-а в параметрах от переменного числа аргументов
Уметь реализовывать собственные аналоги std::move и std::forward. - реализовывать классы/функции, использующие переменное число шаблонных аргументов
Знать принцип SIFNAE и причины его применения, стандартные классы STL для выполнения SFINAE-операций (определения свойств типа)
Знать синтаксис концептов
Уметь реализовывать самостоятельно простейшие SFINAE-конструкции, разбирать ошибки при компиляции шаблонного кода
Уметь накладывать ограничения на шаблонные типы с помощью SFINAE и концептов
Знать принцип устройства STD::VARIANT, STD::TUPLE, STD::ANY, STD::FUNCTION, знать ситуации их применимости
Уметь реализовывать собственные аналоги гетерогенных контейнеров
Уметь реализовывать алгоритмы с VARIANT с помощью FOLD EXPRESSION
Уметь использовать библиотеки BOOST::FUSION И BOOST::MP для автоматизации работы с данными

Содержание учебной дисциплины

Контроль остаточных знаний. Пространства имен, USING. STL - функторы, умные указатели
STL - итераторы. Контейнеры. Алгоритмы
STD::RANGES. Аллокаторы. FILESYSTEM. Регулярные выражения. Кодировки, ICU
Повторное использование кода - наследование
Полиморфизм. Виртуальные функции. Чистые виртуальные функции и интерфейсы. Rtti (dynamic_cast)
Множественное наследование. Rtti (type_info). Исключения
Универсальные ссылки, PERFECT FORWARDING. Шаблоны с переменным числом аргументов
SFINAE. Концепты
Гетерогенные контейнеры (VARIANT, TUPLE), удаление типов
Семинар: реализация рефлексии на C++. знакомство с BOOST::MP

Элементы контроля

Экзамен
Практические задания
Входное тестирование
Домашние задания
Рубежный контроль 1
Рубежный контроль 2
Экзамен
Практические задания
Домашние задания

Промежуточная аттестация

2024/2025 4th module
Итоговая оценка формируется как сумма оценок за отдельные элементы контроля. Баллы, полученные за практические задания на семинарах, суммируются с баллами, полученными за экзамен (и в сумме могут быть не более 30), но при этом для получения зачёта необходимо сдать экзамен минимум на 15 баллов. Формула расчета итоговой оценки: SUM_7_ДОМАШНИЙ ЗАДАНИЙ + (SUM_14_ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАДАНИЙ НА СЕМИНАРЕ + ЭКЗАМЕН) ГДЕ (SUM_14_ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАДАНИЙ НА СЕМИНАРЕ + ЭКЗАМЕН) ≤ 30 БАЛЛОВ
2025/2026 2nd module
Итоговая оценка формируется как сумма оценок за отдельные элементы контроля. Баллы, полученные за практические задания на семинарах, суммируются с баллами, полученными за рубежные контроли (и в сумме могут быть не более 20 баллов за оба рубежных контроля). Формула расчета итоговой оценки: 0,6 * AVG_4_ДОМАШНИЙ ЗАДАНИЙ + 0,2 * (AVG_10_ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАДАНИЙ НА СЕМИНАРЕ + AVG_2_РУБЕЖНЫХ КОНТРОЛЯ) + 0,2 * ЭКЗАМЕН ГДЕ (AVG_10_ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАДАНИЙ НА СЕМИНАРЕ + AVG_2_РУБЕЖНЫХ КОНТРОЛЯ) ≤ 10 БАЛЛОВ

Список литературы

Авторы

Нефедов Сергей Игоревич
Петряйкин Федор Алексеевич

Программа дисциплины