C++ Advanced

Как g++ превращает текст в программу, что такое неопределённое поведение, тернарный оператор, do/while, шестнадцатеричные литералы, printf/scanf и потоки с iomanip.

• Теория Как собирается программа на C++ и чего ждёт этот курс
• Теория Операторы, которых не было в основах, и форматированный ввод-вывод
• Практика Hex-дамп байтов
• Практика Отчёт о регистрах из hex-значений
• Тест Сборка, UB и форматирование

Дополнительный код, целочисленное продвижение и обычные арифметические преобразования, ловушки знаковых и беззнаковых чисел, сдвиги, маски, битовые поля в 32-битном регистре, abs/llabs/fabs и static_cast.

• Теория Как целые числа хранятся и преобразуются
• Теория Битовые операции: маски, сдвиги и поля регистров
• Практика Поля 32-битного регистра
• Практика Сырые слова датчиков в знаковые числа
• Практика Найдите ошибку в перенесённом CRC
• Тест Целые числа и биты

Где лежат данные программы (стек, куча, статические данные, код), sizeof/alignof и выравнивание полей структур, инициализация значением, область видимости и время жизни, висячие ссылки, статические локальные переменные, состояние модуля в файловых static и анонимных пространствах имён.

• Теория Где лежат данные: стек, куча, статическая память и размер структур
• Практика Раскладка структуры в памяти
• Теория Время жизни объектов, висячие ссылки и состояние модуля
• Практика Найдите ошибки времени жизни
• Практика Модуль ограничения запросов с состоянием в файле
• Тест Память и время жизни

Сырые массивы и их преобразование в указатель, операции & и *, nullptr, арифметика и разность указателей, const T* против T* const, API «указатель + количество», выходные параметры через указатель, указатели на структуры и ->, массивы структур, указатель на указатель.

• Теория Массивы, адреса и арифметика указателей
• Практика Найдите ошибки в арифметике указателей
• Теория API с указателями: буферы, выходные параметры и ->
• Практика Библиотека функций над буфером байтов
• Практика Реестр датчиков — ->, выходные параметры и массив структур
• Практика Разбор потока кадров курсором
• Тест Указатели и массивы

Массивы char и завершающий '\0', функции cstring, почему strcpy/strcat/sprintf опасны, snprintf и strncpy, надёжный разбор чисел через strtol/errno и sscanf, переход между std::string и C-строками, extern "C" и API в стиле (буфер, размер).

• Теория Строки в стиле C: массив char, '\0' и функции cstring
• Теория Надёжный разбор чисел и вызов C API
• Практика Разбор строк key=value с кодами ошибок
• Практика Контрольная сумма и поля NMEA-предложения
• Практика Найти переполнение в C API
• Тест C-строки и C API

Перегрузка и как компилятор выбирает функцию, аргументы по умолчанию, inline, рекурсия, возврат структур через return {...}, указатели на функции, типы колбэков через using, колбэки с контекстом void* и таблицы диспетчеризации.

• Теория Перегрузка, аргументы по умолчанию, рекурсия и возврат структур
• Теория Указатели на функции, колбэки и таблицы диспетчеризации
• Практика Стековая машина с таблицей команд
• Практика Программные таймеры с колбэками
• Практика Калькулятор с рекурсивным спуском
• Практика Какую функцию вызовет компилятор
• Тест Функции, рекурсия и колбэки

Разделение на.h и.cpp, include guards и #pragma once, объявление и определение, правило одного определения (ODR), extern, static и анонимное пространство имён, inline-функции и переменные, пространства имён, ошибки компилятора и линкера, статические и динамические библиотеки (-I, -L, -l, rpath) и основы CMake.

• Теория Заголовки, единицы трансляции и правило одного определения
• Теория Библиотеки, компоновка и основы CMake
• Практика Модуль по готовому заголовку
• Практика Общий счётчик, который не общий
• Практика Компилятор, линкер или всё в порядке
• Тест Структура программы и библиотеки

class и struct, private/public и инварианты, конструкторы и список инициализации, const-методы, ссылки-члены и explicit, статические члены, деструкторы, порядок создания и уничтожения объектов и RAII.

• Теория Классы: инкапсуляция, инварианты и конструкторы
• Теория Деструкторы, порядок жизни объектов и RAII
• Практика Читатель байтов с проверкой границ
• Практика Стек освобождения ресурсов (RAII)
• Практика Класс в заголовке, методы в.cpp
• Тест Классы, конструкторы и RAII

Конструктор копирования и присваивание, поверхностная и глубокая копия, правило нуля/трех/пяти, перемещение и std::move, состояние после перемещения, RVO, перегрузка операторов и дружественные функции на примере числа с фиксированной запятой.

• Теория Копирование: поверхностная и глубокая копия, правило трех
• Теория Перемещение, std::move и перегрузка операторов
• Практика Отмена действия, которая не отменяет
• Практика Операторы для числа Q16.16
• Практика Перемещение вместо копирования
• Тест Копирование, перемещение и операторы

new/delete и new[]/delete[], утечки, двойное освобождение и висячие указатели; std::unique_ptr и передача владения, shared_ptr со счетчиком ссылок, weak_ptr для циклов, собственные deleter-ы для C API и пулы объектов без кучи для встроенных систем.

• Теория new и delete: почему сырой указатель-владелец опасен
• Теория shared_ptr, weak_ptr, собственные deleter-ы и пулы без кучи
• Практика Связный список на unique_ptr
• Практика Пул объектов со списком свободных слотов
• Практика Цикл shared_ptr, из-за которого ничего не освобождается
• Тест Память и умные указатели

Базовые и производные классы, virtual/override/final, чисто виртуальные интерфейсы, зачем виртуальный деструктор, срезка объектов, полиморфные контейнеры, внедрение зависимостей через интерфейс и фейки для детерминированных тестов, композиция вместо наследования.

• Теория Наследование и виртуальные функции
• Теория Интерфейсы, внедрение зависимостей и фейки для тестов
• Практика Найдите ошибку в тарифах связи
• Практика Термостат с внедрёнными зависимостями
• Практика Конвейер обработки текста из композиции
• Тест Наследование и интерфейсы

Шаблоны функций и классов, вывод аргументов, параметры-значения template<typename T, size_t N>, std::array, обобщённый RingBuffer<T, N>, специализация, constexpr-функции и таблицы на этапе компиляции, static_assert, if constexpr, type traits и обобщённые алгоритмы над итераторами.

• Теория Шаблоны функций и классов
• Теория constexpr, static_assert, if constexpr и type traits
• Практика Шаблонный кольцевой буфер RingBuffer<T, N>
• Практика Таблица CRC-8 на этапе компиляции
• Практика Обобщённая статистика для разных типов
• Тест Шаблоны и constexpr

vector глубже (capacity, reserve, insert/erase, инвалидация итераторов, data()), deque, map/unordered_map/set и ловушки operator[], pair и tuple, структурные привязки, std::optional, поиск в std::string, итераторы, алгоритмы <algorithm> и <numeric>, лямбды с захватом и std::function.

• Теория Контейнеры STL: vector глубже, deque, map, set и optional
• Теория Итераторы, алгоритмы и лямбды
• Практика Отчёт по журналу веб-сервера
• Практика Скользящее окно на deque
• Практика Найдите ошибки в разборе конфигурации
• Практика Калибровочная таблица и lower_bound
• Тест Контейнеры, алгоритмы и лямбды

Коды ошибок и исключения, throw/try/catch, стандартная иерархия исключений и собственные классы, noexcept, раскрутка стека и RAII, гарантии безопасности исключений, типы-результаты для кода без исключений.

• Теория Коды ошибок и исключения: throw, try, catch
• Теория Безопасность исключений, RAII и типы-результаты
• Практика Валидатор конфигурации на исключениях
• Практика Переписать парсер с исключений на тип-результат
• Практика Транзакция «всё или ничего» (найдите ошибку)
• Тест Ошибки и исключения

Байтовые буферы, порядок байтов, сборка и разбор чисел сдвигами, почему не reinterpret_cast и когда memcpy, знаковые и фиксированные числа из байтов, сериализация записей, TLV с проверкой границ, CRC-16, кадры с синхробайтом и ресинхронизация, файлы в бинарном режиме.

• Теория Байты, порядок байтов и безопасное чтение чисел
• Теория Сериализация, TLV, CRC и кадры
• Практика Разбор бинарной записи метеостанции
• Практика TLV-парсер, который не читает за границы (найдите ошибки)
• Практика Кодек кадров с CRC-16 и ресинхронизацией
• Тест Бинарные данные

std::thread, join и detach, передача аргументов и std::ref, гонки данных как неопределённое поведение, std::mutex и lock_guard/unique_lock, взаимная блокировка, std::atomic, condition_variable и очередь производитель-потребитель, std::async и std::future, пул потоков и детерминированный вывод.

• Теория Потоки, гонки данных и мьютексы
• Теория Условные переменные, future и детерминированный вывод
• Практика Параллельная статистика по частям
• Практика Пропавшие результаты потоков (найдите ошибку)
• Практика Ограниченная очередь для конвейера потоков
• Тест Потоки и синхронизация

Сложность алгоритмов на практике, выбор контейнера, локальность кеша, лишние копии, что делает оптимизатор, ловушки бенчмарков; предупреждения компилятора, assert, AddressSanitizer и UBSan, gdb и профилировщики — сначала найти горячую точку, потом оптимизировать.

• Теория Производительность: сложность, контейнеры, кеш и копии
• Теория Отладка и профилирование: предупреждения, санитайзеры, gdb, perf
• Практика Посетители сайта — от O(n²) к O(n log n)
• Практика Три бага в статистике осадков
• Практика Прочитать отчет о падении и исправить
• Тест Производительность и отладка

Многофайловый проект в три шага: кодирование кадров с CRC-16, потоковый парсер за интерфейсом FrameSink и прикладной уровень домашней сети датчиков со статистикой и отчетом. Архитектура слоями, тестирование с фейками, политика обработки ошибок и итоговый тест по всему курсу.

• Теория Архитектура проекта: слои, интерфейсы, фейки и политика ошибок
• Практика Шаг 1 — кадр и CRC-16
• Практика Шаг 2 — потоковый парсер с ресинхронизацией
• Практика Шаг 3 — прикладной уровень и отчет станции
• Тест Итог курса