Курс «Разработчик С++»

Этот модуль дает ученикам базовое представление о том, что такое язык программирования C++, его историю, какими преимуществами и недостатками обладает этот язык. Также в этом модуле, используя примеры, ученики узнают о различиях между данным языком и его конкурентами и о том, почему компании все чаще выбирают именно язык C++ для разработки продуктов.

Вы научитесь:

• Указывать на преимущества и недостатки языка
• Различать стандарты С++
• Понимать преимущества высокоуровневого языка программирования
• Понимать философию языка С++

Методический план модуля:

Студенты поймут, что из себя представляет язык С++, его преимущества и недостатки, сферы применения, смогут настроить среду разработки для удобной работы, разберутся со структурой программы.

Итог модуля:

После прохождения данного модуля студент приобретет базовое понимание языка программирования С++. Он сможет определить преимущества и недостатки этого языка, различать стандарты С++, а также понимать философию и преимущества высокоуровневого программирования. Студенты также научатся настраивать среду разработки и разбираться со структурой программы, что поможет им в дальнейшей работе и разработке продуктов.

После завершения этого модуля, ученики смогут полностью читать и разрабатывать код средней сложности, используя современные языковые технологии.

Вы научитесь:

• Разрабатывать процедурный код
• Разрабатывать отказоустойчивый код
• Разрабатывать оптимизированный код
• Правильно обрабатывать исключения
• Использовать собственные структуры данных
• Использовать выравнивание данных для оптимизации кода
• Предотвращать неявные преобразования в избежании неявного поведения
• Определять задачу и методы ее решения
• Переключаться между Debug и Release режимами разработки
• Использовать правильные области действия
• Взаимодействовать с интерфейсом системы UNIX
• Определять моменты наилучшего использования указателей, вместо ссылок
• Работать с файлами
• Работать с низкоуровневым вводом-выводом

Методический план модуля:

Студенты изучат как можно разрабатывать различный код и обрабатывать исключения.

Итог модуля:

По завершении данного модуля студенты будут способны читать и разрабатывать код средней сложности, используя современные языковые технологии. Они приобретут навыки разработки процедурного кода, отказоустойчивого кода и оптимизированного кода, а также правильной обработки исключений. Студенты также узнают, как использовать собственные структуры данных, выравнивание данных для оптимизации кода, предотвращать неявные преобразования и взаимодействовать с интерфейсом системы UNIX. Они овладеют навыками работы с файлами и низкоуровневым вводом-выводом.

Помимо написания кода проекта, для запуска приложения также требуется его последующая сборка. Этот модуль предоставляет основные методологии и рекомендации для выполнения успешной сборки проекта и его последующей установки. В дополнение к сборке, для улучшения качества написания кода и устранения ошибок, этот модуль также предоставляет информацию о методологиях хранения версий проекта, что немаловажно при разработке средних/крупных проектов, разрабатываемых 1 или более программистами.

Вы научитесь:

• Собирать статические библиотеки
• Собирать динамические библиотеки
• Определять последовательность процесса компиляции проекта
• Разрабатывать свою логику процесса сборки проекта, установки и обновления
• Определять зависимости приложений используя инструменты операционной системы
• Использовать динамические переменные при сборке проекта
• Дефинировать собственные макросы
• Откатывать свой проект до более старой версии
• Ввести разработку над одним проектом и сохранять внесенные изменения независимо друг от друга
• Работать с централизованными системами контроля версий
• Просматривать историю изменения кода проекта

Методический план модуля:

На уроках ученики смогут написать простейшие строки кода, разобрать популярные ошибки. Изучат способы сборки проекта.

Итог модуля:

По завершении данного модуля студенты приобретут навыки успешной сборки проекта и его установки. Они научатся собирать статические и динамические библиотеки, определять последовательность процесса компиляции проекта, разрабатывать свою логику сборки, установки и обновления. Студенты также овладеют умением определять зависимости приложений, использовать динамические переменные, дефинировать собственные макросы и работать с централизованными системами контроля версий. Полученные знания будут полезными для работы с кодом и процессом сборки проекта.

Для написания эффективных и оптимизированных проектов одного знания синтаксиса языка будет недостаточно. Для этого требуются знания алгоритмов, направленных на оптимизацию выполнения различных задач. Но и этого будет недостаточно, потому что зачастую необходимо использовать определенный алгоритм из выбранной группы алгоритмов, так как неправильно выбранный алгоритм также может негативно повлиять на выполнение работы.

Вы научитесь:

• Определять и вычислять сложность алгоритма
• Находить проблемные участки кода, требующие оптимизации
• Различать семейства производительности алгоритмов
• Разрабатывать псевдокод будущего алгоритма оптимизации
• Использовать разложения задачи на подзадачи
• Находить правильную структуру данных под определенный алгоритм
• Находить компромиссы между скоростью и использованием памяти
• Тестировать алгоритмы и математически доказывать их работоспособность

Методический план модуля:

Этот модуль познакомит учеников с различными группами алгоритмов, которые различаются по назначению, сложности, использованию памяти и времени выполнения. Ученики смогут тестировать алгоритмы, определять и вычислять сложность алгоритма.

Итог модуля:

По завершении данного модуля студенты научатся разрабатывать и оптимизировать эффективные проекты, используя знания алгоритмов. Они смогут определить и вычислить сложность алгоритма, находить проблемные участки кода, требующие оптимизации, а также различать семейства производительности алгоритмов. Этот модуль поможет студентам разобраться с различными группами алгоритмов, их назначением, сложностью, использованием памяти и временем выполнения.

Благодаря этому модулю, ученики получат знания в области разработки программного обеспечения с использованием инструментов объектно-ориентированного программирования (ООП).

Вы научитесь:

• Использовать объектно-ориентированные концепции в написание кода
• Инкапсулировать данные для защиты критических данных от несанкционированного доступа
• Разделять проект на отдельные модули и подмодули
• Разрабатывать проекты с учетом будущей расширяемости
• Разрабатывать приложения с асинхронными взаимодействиями
• Разрабатывать приложения с уменьшенным количеством межмодульных вызовов
• Использовать гибкость полиморфизма по максимуму
• Обрабатывать разнородные структуры данных
• Локализовать код и данные для улучшения обслуживания программного обеспечения
• Изменять поведения объекта по время выполнения
• Разрабатывать приложения в виде каркаса

Методический план модуля:

Ученики узнают, как разрабатывать код, используя такие современные методологии, как структурирование кода/приложения, разделение кода на модули (модульность) и разделение проекта на абстракции. На уроках будут рассмотрены основные понятия и основные принципы ООП. Как ООП применяется на практике.

Итог модуля:

По завершении данного модуля студенты получат знания и навыки в области разработки программного обеспечения с применением объектно-ориентированного программирования (ООП). Этот модуль позволит студентам разрабатывать качественное и гибкое программное обеспечение, применяя принципы ООП и современные методологии разработки.

Этот модуль предназначен для демонстрации возможностей C++ “из-под капота”. Этот модуль предоставит информацию о существующих стандартных библиотеках C++ и их назначении. В качестве примера также выступит очень популярная библиотека STL.

Вы научитесь:

• Применять структурированные привязки для распаковки набора возвращаемых значений
• Ограничивать область видимости переменных
• Использовать идиому erase-remove для контейнеров
• Создавать собственные итерабельные диапазоны данных
• Обеспечивать совместимость собственных итераторов с категориями итераторов STL
• Реализовывать алгоритмы с помощью итераторов
• Динамически определять функции с помощью лямбда-выражений
• Создавать сложные предикаты с помощью логической конъюнкции
• Работать с реализованными алгоритмами STL
• Создавать строки, конкатенировать и преобразовывать их
• Безопасно извещать о сбое, используя std::optional
• Быстро создавать структуры данных с использованием std::tuple
• Хранение разных типов с использованием std::variant
• Автоматически распараллеливать код, используя стандартные алгоритмы

Методический план модуля:

Студенты изучат основы сериализации объектов и библиотек. Они помогут вашим программам обмениваться данными, а плотная упаковка сэкономит память. В данном модуле вы научитесь импортировать и работать с различными библиотеками.

Итог модуля:

Этот модуль поможет студентам углубить свои знания С++ и использовать мощные инструменты языка для разработки программного обеспечения.

В дополнение к знанию синтаксиса языка, ООП и алгоритмов, ученику придется взаимодействовать с операционной системой, на которой будут запускаться разработанные им приложения.

Вы научитесь:

• Использовать системные функции операционной системы
• Обрабатывать системные ошибки, возникающие при системных вызовах и вызовах библиотечных функций
• Открывать, записывать, читать и изменять смещение указателя в файле
• Структурировать память процесса
• Обрабатывать аргументы командной строки
• Работать со временем
• Устанавливать системные ограничения и возможности
• Получать информацию о процессе
• Буферизировать данные файлового ввода-вывода
• Устанавливать, изменять и расширять атрибуты файлов
• Обрабатывать сигналы
• Использовать таймеры
• Создавать процессы, завершать процессы и мониторить процессы
• Синхронизировать потоки
• Устанавливать приоритеты потокам
• Создавать демонов
• Создавать безопасные программы с повышенными привилегиями
• Работать с каналами

Методический план модуля:

Этот модуль предназначен для ознакомления студента с основами работы с операционной системой, ее подводными камнями, архитектурой и предоставляемыми инструментами, которые будут использоваться в будущих проектах.

Итог модуля:

После прохождения данного модуля студенты научатся взаимодействовать с операционной системой, на которой будут запускаться их приложения. Этот модуль поможет студентам получить основные навыки и понимание взаимодействия между их приложениями и операционной системой, что будет важным для успешного развития их будущих проектов.

Этот модуль является одним из самых сложных, обширных и интересных для изучения. Освоив этот модуль, ученики смогут разрабатывать многопоточные приложения начальной и средней сложности. Помимо разработки многопоточных приложений, студенты получат практические знания о нюансах использования многопоточности, распространенных ошибках при разработке многопоточных приложений, а самое главное - когда стоит, а когда не стоит переводить разработанное приложение на многопоточную архитектуру.

Вы научитесь:

• Разрабатывать код под использование многоядерных процессоров
• Эффективно использовать ресурсы системы
• Разрабатывать код с эфективной организацией межзадачных обменов сообщениями
• Запускать участки кода в фоновом режиме
• Разрабатывать приложение под асинхронную работу
• Обрабатывать исключения в потоках
• Ассоциировать задачи с будущим результатом
• Разрабатывать собственные пулы потоков
• Переконфигурировать алгоритмы под многопоточное выполнение

Методический план модуля:

В этом модуле студенты изучат как устроен процесс, его потоки, как ими управлять, каким образом в программе реализуется многопоточность. Разберутся как использовать инструменты управления синхронизацией потоков для доступа к общим ресурсам. Студенты узнают, что такое многопоточность. Как и зачем она была придумана. Каким образом с помощью многопоточности модно добиться безопасности программы и увеличить скорость работы.

Итог модуля:

После прохождения данного модуля студенты приобретут навыки разработки многопоточных приложений, а также понимание особенностей и нюансов использования многопоточности. Они научатся эффективно использовать ресурсы системы, организовывать обмен сообщениями между задачами, работать с асинхронными задачами, обрабатывать исключения в потоках, создавать собственные пулы потоков и переконфигурировать алгоритмы для многопоточного выполнения.

Этот модуль содержит практические рекомендации, следуя которым, ученики будут разрабатывать более чистый и качественный – код, минимизируя написания ошибок, как синтетических, так и логических.

Вы научитесь:

• Использовать готовые паттерны проектирования
• Быстро понимать проект благодаря используемого им паттерна проектирования
• Ввести логирование приложения для будущего анализа ошибок
• Сбор телеметрии приложения и будущая аналитика
• Использование статических анализаторов кода
• Работа с VSC

Методический план модуля:

Этот модуль необходим для построения правильных привычек учеников при разработке кода. На уроках будут рассмотрены паттерны. Разберемся, где и как их можно применять, выясним их плюсы и минусы.

Итог модуля:

После прохождения данного модуля студенты освоят практические рекомендации, которые помогут им разрабатывать более качественный код с минимальным количеством ошибок. Они научатся использовать готовые паттерны проектирования, логирование и сбор телеметрии приложений, а также применять статические анализаторы кода и работать с средой разработки VSC.

Этот модуль предоставляет список и краткое описание популярных фреймворков, которые могут быть использованы в проектах для решения различных задач. Каждый из представленных фреймворков решает определенные задачи и оптимизирует процесс разработки приложений.

Вы научитесь:

• Работать с фреймворками GTest/GMock, gRPT, CUDA/OpenGl, Catch2, Silicon, PyTorch, TensorFlow и различными библиотеками

Методический план модуля:

Ученики получат общее представление о популярных фреймворках, различиях между фреймворками, их назначении и примерах, демонстрирующих их преимущества. Проработают основные методы и функции каждого фреймворка.

Итог модуля:

После прохождения данного модуля студенты получат общее представление о популярных фреймворках, используемых для разработки приложений. Этот модуль поможет студентам понять различия между фреймворками, их назначение и преимущества, что позволит им оптимизировать процесс разработки приложений и выбирать подходящие инструменты для решения конкретных задач.

Этот модуль является информативным и предназначен только для демонстрации существующих платформ для разработки приложений. Благодаря этому модулю учащиеся получат полное представление о существующих IDE, их различиях и преимуществах, что, в свою очередь, поможет при выборе конкретной IDE.

Вы научитесь:

• Работать в существующих IDE, разбираться в их различиях и преимуществах

Методический план модуля:

В этом модуле будет показано как производить установку и настройку среды разработки (IDE), как создавать и запускать проект.

Итог модуля:

После прохождения данного модуля студенты получат полное представление о существующих интегрированных средах разработки (IDE), их различиях и преимуществах. Они научатся работать в различных IDE и разбираться в их особенностях, что поможет им принять осознанные решения при выборе конкретной IDE для своих проектов. Этот модуль позволит студентам освоить практические навыки работы с существующими IDE и быть готовыми к эффективной разработке приложений.