Курс С++ Pro

На курсі Ви навчитесь використовувати основні структури для створення програм, застосовувати принципи ООП для розробки програм, розробляти консольні додатки в ОС Linux та працювати зі стандартною бібліотекою С++ та бібліотекою Qt. Також отримаєте навички роботи у команді над реальними проєктами.

Програма курсу

Трішки історії

• Що таке мова програмування?
• Машинні мови
• Низькорівневі мови (мова асемблера)
• Високорівневі мови
• Транслятори
• Компіляція
• Інтерпретація
• Парадигми програмування
• Модульна парадигма програмування
• Функціональна парадигма програмування
• Узагальнена парадигма програмування
• Об’єктно-орієнтована парадигма програмування
• Історія С++

Основи Git-системи контролю версій

• Що таке система контролю версії і що вона вирішує?
• Основні елементи Git
• Що таке коміт?
• Що таке гілка?
• Способи створення сховища. Види сервісів, що дозволяють створити віддалений репозиторій
• Базові команди Git
• Практика. Створення репозиторію локально. Створення репозиторію на віддаленому сервері

Зміст мови C++

• Приклад простої програми С++
• Базові способи збірки додатку
• Алфавіт мови
• Що таке лексеми?
• Ідентифікатор як важлива складова програми
• Що таке ключові слова?
• Коментарі (однорядкові, багаторядкові)
• Що таке літера? Види літералів. Їхня значущість у коді
• Чим відрізняються строковий літерал від інших типів літералів?
• Що таке інструкції?
• Що означає синтаксична помилка? Приклад простої синтаксичної помилки

Змінні й типи даних

• Що таке змінна? Синтаксис оголошення змінної
• Тип даних. Що таке сувора типізація? Навіщо змінній потрібен тип даних?
• Цілочисельний тип даних
• Символьні типи
• Цілочисельні типи починаючи з С++11. Які проблеми вони розв’язують?
• Що таке аліас на тип даних? Приклад з описом typedef. Розуміння типів size_t та time_t як аліасів на вбудовані типи
• Тип void як маркер різного контексту. Приклад контексту використання цього типу
• Логічний тип даних
• Речові типи даних. Можливі підводні камені уявлення в пам’яті

Основні операції С++

• Види операторів (унарний, бінарний, тернарний). Їхній синтаксис
• Неявне перетворення при операторі присвоєння? Що таке зрізка? Що таке звужувальне перетворення? Проблема знакового та беззнакового перетворення
• Явне перетворення типів (С підходить і С++ підхід)
• Арифметичні операції
• Проблема арифметичних операцій. Цілочисельне ділення на нуль, переповнення тощо
• Змішані вираження. Пріоритет операцій
• Автоматичний висновок типу як розв’язання проблеми перетворення в арифметичних виразах
• Тимчасова змінна як результат проміжного обчислення виразу. Як виглядає тимчасова змінна в створеному асемблерному коді (простий опис)?
• Базові поняття про Rvalue і Lvalue
• Складовий оператор

Оператори, що керують ходом виконання програми

• Умовний оператор if. Приклад можливих проблем з висячими else. Різні підходи до написання оператора if задля уникнення спагеті-коду
• Що таке область видимості? Що таке блок?
• Оператор вибору switch. Проблема fall through. У чому відмінність між оператором вибору switch і логічним оператором if?
• Що таке compile time і run time вираження на прикладі case гілок оператора вибору switch?
• Оператор циклу for. Способи оголошення циклу for. Для чого потрібен вічний цикл? Можливі проблеми знакового та беззнакового порівняння і їхні наслідки
• Оператор циклу while
• Оператор циклу do while. Використання do while задля розв’язання проблем з розгалуженням коду із застосуванням оператора if
• Тернарний оператор
• Просте розуміння точки наслідування на прикладі коми

Масиви

• Що таке масив і в чому його переваги?
• Оголошення масивів. Способи вказівки розміру масиву. Ініціалізація масиву. Можливі помилки при ініціалізації масиву
• Масив змінної довжини як розширення компілятора. Прапор компіляції — pedantic
• Масив символом vs строки. Способи оголошення. Що таке символ «термінальний нуль»? Можливі проблеми при ініціалізації символьного масиву
• Доступ до елементів масиву
• Що таке вихід за межі масиву? Що таке buffer overflow?
• Цикли як спосіб обходу, обробки та виведення масиву на екран
• Часті помилки у виборі типу для змінної циклу при роботі з масивом

Покажчик

• Базові поняття про стек пам’яті
• Що таке локальні змінні і як змінні створюються на стеку? Що таке автоматичне керування пам’яттю?
• Поняття покажчика
• Оголошення покажчиків
• Способи ініціалізації вказівника. Що таке невалідний покажчик? Що таке розіменування покажчика і якими є можливі проблеми при його проведенні? Nullptr як правильний літерал для ініціалізації покажчика. Що таке покажчик на тип? Розмір покажчика, моделі пам’яті різних ОС та платформ. Покажчики типу void
• Що таке константний покажчик і покажчик на const? Розбір можливих помилок
• Арифметика з покажчиками. Чим відрізняється арифметика з покажчиками від арифметики зі змінними?
• Що спільного між масивом і покажчиком? Як обходити масив за допомогою покажчика? Що означає покажчик на елемент за останнім елементом масиву й навіщо так робити?

Функції

• Що таке функція і які вона вирішує проблеми в коді
• Синтаксис функції
• Базове поняття що таке оголошення і визначення функції. Приклад відмінності
• Що таке списки параметрів. Спосіб виклику функції. Завдання значення за замовчуванням для параметру
• Значення, що повертається з функції. auto як автоматичне виведення, що повертається. Проблеми при автоматичному виведенні типу. Тип void як маркер необоротного значення функції
• Передача параметрів за значенням
• Що таке фактичні й формальні параметри
• Неправильне використання auto як параметру функції та, як наслідок, розширення компіляторів
• Що таке глобальні змінні. Проблема приховування імен глобальних і локальних змінних
• Передача за вказівником. Спосіб повернення декількох значень з функції
• Що таке посилання. У чому відмінність посилання від покажчика
• Посилання як частина інтерфейсу функції
• Які проблеми вирішує посилання в порівнянні з покажчиком як параметр функції. Які переваги константної посилання. Чому можна передавати Rvalue, як аргумент константної посилання
• Приклад як зробити посилання невалідною
• Стек і виклик функцій
• Угода про виклик функцій
• Масиви як параметри функції. Способи оголошення масиву як параметру функції і часті помилки. Проблема отримання кількості елементів масиву в функції
• Рекурсія. Inline-функції
• Що таке перевантаження функцій. Що таке mangling імен функції на прикладі генерації ассемблерного коду
• Чому перевантаження недоступне в мові С. Простий опис ключового слово extern «C» як приклад опису перевантаження
• Що таке покажчик на функцію та які проблеми вирішує передача функції як параметр функції на прикладі алгоритму сортування
• Базові поняття що таке lambda як заміна вказівника на функцію. Що таке std :: function
• Проблеми при поверненні локальних змінних з функції за посиланням або вказівником
• Зняття константності з аргументу використання std :: const_cast

Простори імен

• Що таке простори імен
• Що таке вкладені простори імен
• Нові можливості оголошення просторів імен в С++17

Прості типи даних, які призначені для користувача

• Що таке структури. Які вони вирішують проблеми
• Оголошення структур
• Способи доступу до полів структури
• Способи ініціалізації структур до С++11
• Ініціалізація структур починаючи з С++11
• Розмір структур. Що таке вирівнювання структур. Що таке padding в структурах
• Неіменовані структури
• Struct binding С++ 17, які він вирішує проблеми
• Що таке перерахування і які воно вирішує проблеми
• Що таке unscoped перерахування і які у нього проблеми
• Що таке scoped-перерахування починаючи з С++11 і які він вирішує проблеми
• Що таке об’єднання. Які воно вирішує проблеми
• Що таке каламбур типів і як об’єднання допомагає в перетворенні несумісних типів

Робота з динамічною пам'яттю

• Базові поняття про моделі пам’яті. Їхні особливості і відмінності
• Відмінність роботи зі стековою пам’яттю і динамічною пам’яттю (купа)
• Що таке менеджер пам’яті або чому динамічне виділення пам’яті таке дороге
• Робота з динамічною пам’яттю використовуючи З функції
• Робота з динамічною пам’яттю використовуючи С++-підхід
• Можливі проблеми при роботі з динамічною пам’яттю

Класи й об'єкти (ООП)

• Базові поняття ООП
• Що є недоліком функціонального програмування і які завдання вирішує ООП
• Основні кити ООП
• Синтаксис оголошення класу
• Що таке поля класу
• Створення об'єкта класу
• Рівні доступу в класі
• Способи оголошення константних полів в класі до С++11 і після
• Що таке статичні поля
• Що таке метод класу. Чим відрізняється метод від звичайної функції
• Що таке this. Що таке угода про виклик thiscall
• Способи оголошення методів класу. Чим відрізняється визначення методу всередині класу від визначення за межами класу
• Що таке константні методи і які вони вирішують проблеми. Ключове слово mutable
• Що таке статичні методи й чим вони відрізняються від звичайних методів

Конструктори та деструктори

• Що таке конструктор і які він вирішує проблеми
• Види конструкторів до С++11
• Список ініціалізації. Спосіб ініціалізації полів класу починаючи з С++11.
• Підводні камені при ініціалізації полів класу
• Навіщо потрібен конструктор копіювання і оператор присвоювання
• Що таке деструктор і які він вирішує проблеми
• Правильна сигнатура для конструкторів і оператора присвоювання
• Перевантаження конструкторів
• Порядок ініціалізації полів при створенні об'єкта

Успадкування

• Що таке успадкування і які воно вирішує проблеми
• Види успадкування
• Що таке успадкування (public-успадкування)
• Розташування об’єктів в пам’яті при успадкуванні
• Порядок ініціалізації при успадкуванні. Підводні камені
• Порядок викликів при руйнуванні об’єкту
• Shadowing-методи при успадкуванні
• Множинне успадкування. У чому відмінність від одиночного успадкування. Підводні камені множинного успадкування
• Неоднозначність виклику методу при множині успадкування
• Проблема ромбового успадкування
• Що таке віртуальне успадкування і навіщо воно потрібне в контексті успадкування
• Ключове слово final

Віртуальні функції

• Що таке поліморфізм
• Що таке віртуальна функція
• Що таке динамічний і статичний поліморфізм і як він реалізується в мові С++
• Ключове слово override і які воно вирішує проблеми в контексті віртуальних функцій
• Що таке віртуальний деструктор і навіщо він потрібен
• Що таке чисто віртуальні функції. Що таке абстрактний клас
• Що таке vtable і vtpr. На що вони впливають

Шаблони

• Що таке шаблони і узагальнене програмування
• Що спільного між макросом і шаблоном. Які проблеми макросу
• Шаблони класу
• Що таке інстанціювання шаблону
• Проблема роздування коду
• Параметри шаблону. Передача значення в якості шаблонного аргументу
• Спеціалізація. Часткова спеціалізація. Явна спеціалізація
• Шаблонні функції
• Шаблонний метод. Шаблонний конструктор. Які завдання вони дозволяють вирішити
• Різниця у виклику шаблонного класу і шаблонної функції
• Явна спеціалізація шаблону функції

Перезавантаження операторів

• Що таке перевантаження операторів
• Коли варто застосовувати перевантаження операторів
• Які операції дозволено перевантажувати
• У чому різниця між перевантаженням оператору як методом класу і звичайною функцією
• Базові угоди про перевантаження операторів
• Тонкощі при перевантаженні пре- і пост-інкременту і декременту
• Рекомендації з написання інтерфейсу перевантаження операторів
• Особливості перевантаження виведення на потік

Простори імен

• Що таке простори імен. Їхні застосування. Які вони вирішують проблеми
• Що таке неіменовані простори імен, що спільного між static і неіменованими просторами імен

Базові поняття про компіляцію та системи збірки

• Що таке пре-процессінг
• Що таке компіляція
• Що таке лінковщик
• Види компіляторів і їхні особливості
• Що таке роздільна компіляція
• Що таке заголовний файл
• Що таке вартові
• Що таке бібліотеки
• Система збирання Make
• CMake як генератор системи збирання

Move-семантика

• Що таке move-семантика, яку ключову роль вона грає в сучасному С++?
• Що таке rvalue-посилання?
• Що таке value category та які категорії існують у мові С++ (lvalue, prvalue тощо)?
• Конструктор переміщення
• Оператор переміщення
• Порівняння продуктивності між класом, який реалізує тільки копіювальну поведінку, та класом, що реалізує переміщувальну поведінку
• std::move
• Поради про те, коли варто коректно застосовувати переміщувальні операції. Коли move-семантика не допомагає?

Конструктори та деструктори

• Правило виклику конструкторів, операторів присвоєння базового класу
• Правило 3-х до С++11
• Правило 0 чи правило 5-ти після С++11
• Правила генерації конструкторів та операторів при різних полях
• Коли варто писати клас, який підтримує тільки копіювальну поведінку, а коли — тільку переміщувальну?
• Ключове слово default для конструкторів та операторів, важливість його написання на відміну від явного визначення тіла конструктора
• Ключове слово delete при оголошенні конструкторів, операторів та деструкторів
• Проблеми впливу користувацького конструктора на неявне перетворення типів. Ключове слово explicit
• Ключове слово using при наслідуванні
• Різниця між оголошенням конструкторів та операторів присвоєння (як приватні методи) і оголошення їх за допомогою ключового слова delete
• Що таке delegating constructors?
• Reference-qualified методи класу
• Помилкове застосування move-семантики при наслідуванні
• Copy elision, RVO NRVO

Оптимізація

• Етапи компіляції
• Оптимизація компілятора (inline, const)
• Шаблони як частина оптимізації на етапі компіляції
• Ключове слово constexpr та його важливість кожному стандарту С++

Вивід типу в C++ (Type Deduction)

• Вивід типу за допомогою ключового слова auto: чи такий тип насправді?
• Ключове слово decltype

Шаблони

• Ключове слово typename в шаблонах та його важливість
• Type traits властивості типу, виділення найважливіших та розгляд їх на прикладах
• SFIANE. Застосування std::enable_if та чому його можна використовувати в коді?
• Тип std::enable_if як спосіб реалізації часткової спеціалізації для шаблонної функції
• Оператор if constexprt як можливість елегантної заміни складних конструкцій std::enable_if
• Variadic template vs Fold expression
• Універсальні посилання
• Perfect forwarding, важливість функції std::forward
• Шаблонні методи та їхня відмінність від шаблонного класу

Динамічний поліморфізм

• Особливості роботи з динамічним поліморфізмом (virtual functions)
• Аргумент за замовчуванням: які проблеми в контексті він приховує?
• Операції static_cast та dynamic_cast
• RTTI, структура type_info
• Приклад динамічного поліморфізму на одному з патернів проектування
• Virtual destructor для уникнення memory leaks

Лямбди

• Вказівник на функцію
• Функтор
• Лямбда, список захоплення
• Застосування auto в аргументах лямбди
• Ключове слово mutable та чому його необхідно оголосити в сигнатурі лямбди?

Розумні вказівники

• Функції new та malloc
• RAII
• Функції std::unique_ptr та std::shared_ptr. Move vs Copy
• Допоміжні функції (make_unique і т. п.).
• Користувацькі deleter об`єкти як аргументи std::unique_ptr та std::shared_ptr. decltype як висновок сигнатури функції
• Поради щодо коректного написання custom deleter для unique_ptr
• Control block в std::shared_ptr. Чому він потрібен, які він виконує задачі, і якими є можливі підводні камені при виділенні ресурсу за допомогою std::make_shared?
• Вказівник std::weak_ptr. Його застосування та вплив на блок керування у std::shared_ptr
• Виділення динамічного масиву за допомогою std::unique_ptr та std::shared_ptr. Спеціалізація
• Продуктивність std::unique_ptr і std::shared_ptr
• Вказівники std::static_pointer_cast, std::dynamic_pointer_cast. У чому їхня відмінність від static_cast та dynamic_cast?

Виключні ситуації

• Виняткові ситуації. Їхнє важливе застосування
• Виняткові ситуації vs код повернення помилки. Коли корисно застосовувати код повернення помилки?
• Блоки try catch
• Оператор throw як генерація винятку 
• Клас std::exception. Віртуальний метод what
• Порядок написання блоків catch
• Що таке розкручування стеку при генерації винятку? Що буде, якщо при генерації винятку не буде знайдено відповідний блок catch?
• Що таке інваріантність при генерації винятку в конструкторі? Приклад при написанні operator =
• Smart pointers як спосіб уникнути витоку ресурсів при генерації винятку
• Виняток не повинен залишати деструктор
• Ключове слово noexcept
• Оптимізація при написанні функцій як noexcept. Важливість написання конструктора, який переміщає, як noexcept (на прикладі std::vector). Чому std::vector вибирає при релокації копіювальну поведінку як дефолтну замість переміщувальної семантики (правило інваріантності)?
• Компіляція коду з прапором -fno-exceptions, можливі небезпеки
• Функція new(std::nothrow) як спосіб використання оператора new, який не кидає винятки

Простори імен

• Що таке простори імен та які проблеми вони розв’язують у великому коді?
• Inline namespace (provide library version)
• Вкладені простори імен
• Using-directive, Using-declaration
• ADL (argument dependent lookup), правила пошуку імен

Потоки в C++

• Основи багатопотоковості
• Concurrency vs parallelism
• Функція std::thread. Що таке join і detach, та чому їх варто викликати?
• Передача параметрів в потоки та можливі підводні камені
• Значення, що повертається з потоку при роботі з std::thread. std::future and std::promise
• Виняткові ситуації в потоках
• Функції std::async та std::thread. Особливість std::future в std::async
• Поняття data race, race conditions. Можливі проблеми при роботі в багатопотоковому коді
• Що таке об`’ктb синхронізації в багатопотоковому коді? Важливість їхнього застосування
• Strong memory model vs weak memory model
• Функція std::mutex. Чому std::mutex — це іноді погано?
• Важливість RAII підходу при роботі з std::mutex
• Функція std::recursive_mutex. Read-write mutex (std::shared_mutex)
• Thread-safe variable Initialisation. std::call_once. Способи написання потокобезпечного singleton. Підводні камені із застосуванням static initialization
• Функція std::condition_variable. Що таке spears wakeup та lost wakeup?
• Strong memory model vs weak memory model
• Функція std::atomic
• Помилкове розуміння std::shared_ptr в багатопотоковому програмуванні
• Volatile — це не механізм синхронізації потоку

Бібліотека STL

• Що таке бібліотека STL? Що вона дозволяє вирішувати в повсякденному  програмуванні?
• Контейнери в STL. Їхня структура, особливості та які вони виконують задачі
• Ітератори. Що це? Чому вони потрібні? Їхні властивості. Приклад написання свого ітератора
• Що таке компаратори? Функція std::bind
• Алгоритми. Важливість ітераторів при роботі з алгоритмами. Розгляд категорій алгоритмів
• Псевдоконтейнери

Опціональні теми (вибір теми):

• Мережеве програмування з оглядом бібліотеки Boost чи Qt
• Мережеве програмування та бібліотека Boost.Asio
  • Network model OSI layers
  • Поняття IPC (inter process communication)
  • Що таке клієнт-сервер?
  • Що таке протоколи обміну даними?
  • Що таке socket, endpoint?
  • TCP-протокол, реалізація TCP-клієнта та сервера
  • UDP-протокол, реалізація UDP-клієнта та серверу 
  • Написання pool thread у прикладі при роботі з TCP-сервером
  • Формати обміну даними (json і т. п.)
  • GRPC. protobuf. Поняття серіалізації та десеріалізації даними
• Огляд бібліотеки Boost. Qt
  • Meta object compiler
  • Сигнали та слоти
  • QObject
  • Базова робота з віджетами
  • Event loop
  • Структура QML-компонентів
  • Базові графічні компоненти
  • Взаємодія C++ & QML
  • Кастомізація компонентів
  • Компоненти ListView, GridView
  • Сигнали/слоти в QML
  • Реєстрація своїх класів в метасистемі
  • Поняття моделі, їхні види
  • Поняття делегата
  • Поняття ролі
  • Реалізація своєї моделі, її реєстрація, базові методи
  • QAbstractListModel
  • Багатопотоковість у Qt

Як скласти резюме і пройти співбесіду

• Структура резюме
• FAQ
• Як вести себе на співбесіді
• Основні помилки на співбесіді
• Бонусне заняття з англійської мови
• Урок пошуку роботи

Особливості курсу

• Вечірні заняття 2 рази на тиждень (Ср, Сб - 19:00-22:00)
• Лише необхідна теорія й багато практики
• Робота над реальними проєктами у групах
• Доступ до матеріалів протягом року
• Мінікурс з soft skills
• Підготовка до пошуку роботи

Викладачі курсу

• Микола Солянко - Senior Software Development Engineer у компанії EPAM Systems
• Роман Ткачик - Володар сертифікату AZ-300 Azure Architecture Technologies Exam Prep 2020