C++ Advanced

Як g++ перетворює текст на програму, що таке невизначена поведінка, тернарний оператор, do/while, шістнадцяткові літерали, printf/scanf і потоки з iomanip.

• Теорія Як збирається програма на C++ і чого чекає цей курс
• Теорія Оператори, яких не було в основах, і форматований ввід-вивід
• Практика Hex-дамп байтів
• Практика Звіт про регістри з hex-значень
• Тест Збирання, UB і форматування

Доповнювальний код, цілочисельне просування і звичайні арифметичні перетворення, пастки знакових і беззнакових чисел, зсуви, маски, бітові поля в 32-бітному регістрі, abs/llabs/fabs і static_cast.

• Теорія Як цілі числа зберігаються і перетворюються
• Теорія Бітові операції: маски, зсуви і поля регістрів
• Практика Поля 32-бітного регістра
• Практика Сирі слова датчиків у знакові числа
• Практика Знайдіть помилку в перенесеному CRC
• Тест Цілі числа і біти

Де лежать дані програми (стек, купа, статичні дані, код), sizeof/alignof і вирівнювання полів структур, ініціалізація значенням, область видимості й час життя, висячі посилання, статичні локальні змінні, стан модуля у файлових static і анонімних просторах імен.

• Теорія Де лежать дані: стек, купа, статична пам'ять і розмір структур
• Практика Розкладка структури в пам'яті
• Теорія Час життя об'єктів, висячі посилання і стан модуля
• Практика Знайдіть помилки часу життя
• Практика Модуль обмеження запитів зі станом у файлі
• Тест Пам'ять і час життя

Сирі масиви і їх перетворення на вказівник, операції & і *, nullptr, арифметика і різниця вказівників, const T* проти T* const, API «вказівник + кількість», вихідні параметри через вказівник, вказівники на структури й ->, масиви структур, вказівник на вказівник.

• Теорія Масиви, адреси і арифметика вказівників
• Практика Знайдіть помилки в арифметиці вказівників
• Теорія API з вказівниками: буфери, вихідні параметри і ->
• Практика Бібліотека функцій над буфером байтів
• Практика Реєстр датчиків — ->, вихідні параметри і масив структур
• Практика Розбір потоку кадрів курсором
• Тест Вказівники і масиви

Масиви char і завершальний '\0', функції cstring, чому strcpy/strcat/sprintf небезпечні, snprintf і strncpy, надійний розбір чисел через strtol/errno і sscanf, перехід між std::string і C-рядками, extern "C" і API у стилі (буфер, розмір).

• Теорія Рядки в стилі C: масив char, '\0' і функції cstring
• Теорія Надійний розбір чисел і виклик C API
• Практика Розбір рядків key=value з кодами помилок
• Практика Контрольна сума і поля NMEA-речення
• Практика Знайти переповнення в C API
• Тест C-рядки і C API

Перевантаження і як компілятор обирає функцію, аргументи за замовчуванням, inline, рекурсія, повернення структур через return {...}, вказівники на функції, типи колбеків через using, колбеки з контекстом void* і таблиці диспетчеризації.

• Теорія Перевантаження, аргументи за замовчуванням, рекурсія і повернення структур
• Теорія Вказівники на функції, колбеки і таблиці диспетчеризації
• Практика Стекова машина з таблицею команд
• Практика Програмні таймери з колбеками
• Практика Калькулятор з рекурсивним спуском
• Практика Яку функцію викличе компілятор
• Тест Функції, рекурсія і колбеки

Поділ на.h і.cpp, include guards і #pragma once, оголошення і визначення, правило одного визначення (ODR), extern, static і анонімний простір імен, inline-функції й змінні, простори імен, помилки компілятора і лінкера, статичні й динамічні бібліотеки (-I, -L, -l, rpath) і основи CMake.

• Теорія Заголовки, одиниці трансляції і правило одного визначення
• Теорія Бібліотеки, компонування і основи CMake
• Практика Модуль за готовим заголовком
• Практика Спільний лічильник, який не спільний
• Практика Компілятор, лінкер чи все гаразд
• Тест Структура програми і бібліотеки

class і struct, private/public та інваріанти, конструктори й список ініціалізації, const-методи, посилання-члени і explicit, статичні члени, деструктори, порядок створення й знищення об'єктів і RAII.

• Теорія Класи: інкапсуляція, інваріанти й конструктори
• Теорія Деструктори, порядок життя об'єктів і RAII
• Практика Читач байтів з перевіркою меж
• Практика Стек звільнення ресурсів (RAII)
• Практика Клас у заголовку, методи в.cpp
• Тест Класи, конструктори і RAII

Конструктор копіювання й присвоєння, поверхнева і глибока копія, правило нуля/трьох/п'яти, переміщення і std::move, стан після переміщення, RVO, перевантаження операторів і дружні функції на прикладі числа з фіксованою комою.

• Теорія Копіювання: поверхнева і глибока копія, правило трьох
• Теорія Переміщення, std::move і перевантаження операторів
• Практика Скасування дії, що не скасовує
• Практика Оператори для числа Q16.16
• Практика Переміщення замість копіювання
• Тест Копіювання, переміщення й оператори

new/delete і new[]/delete[], витоки, подвійне звільнення й завислі вказівники; std::unique_ptr і передача володіння, shared_ptr з лічильником посилань, weak_ptr для циклів, власні deleter-и для C API і пули об'єктів без купи для вбудованих систем.

• Теорія new і delete: чому сирий вказівник-власник небезпечний
• Теорія shared_ptr, weak_ptr, власні deleter-и і пули без купи
• Практика Зв'язний список на unique_ptr
• Практика Пул об'єктів зі списком вільних слотів
• Практика Цикл shared_ptr, через який нічого не звільняється
• Тест Пам'ять і розумні вказівники

Базові й похідні класи, virtual/override/final, чисто віртуальні інтерфейси, навіщо віртуальний деструктор, зрізання об'єктів, поліморфні контейнери, впровадження залежностей через інтерфейс і фейки для детермінованих тестів, композиція замість наслідування.

• Теорія Наслідування і віртуальні функції
• Теорія Інтерфейси, впровадження залежностей і фейки для тестів
• Практика Знайдіть помилку в тарифах зв'язку
• Практика Термостат із впровадженими залежностями
• Практика Конвеєр обробки тексту з композиції
• Тест Наслідування та інтерфейси

Шаблони функцій і класів, виведення аргументів, параметри-значення template<typename T, size_t N>, std::array, узагальнений RingBuffer<T, N>, спеціалізація, constexpr-функції й таблиці на етапі компіляції, static_assert, if constexpr, type traits і узагальнені алгоритми над ітераторами.

• Теорія Шаблони функцій і класів
• Теорія constexpr, static_assert, if constexpr і type traits
• Практика Шаблонний кільцевий буфер RingBuffer<T, N>
• Практика Таблиця CRC-8 на етапі компіляції
• Практика Узагальнена статистика для різних типів
• Тест Шаблони і constexpr

vector глибше (capacity, reserve, insert/erase, інвалідація ітераторів, data()), deque, map/unordered_map/set і пастки operator[], pair і tuple, структурні прив'язки, std::optional, пошук у std::string, ітератори, алгоритми <algorithm> і <numeric>, лямбди із захопленням і std::function.

• Теорія Контейнери STL: vector глибше, deque, map, set і optional
• Теорія Ітератори, алгоритми й лямбди
• Практика Звіт за журналом вебсервера
• Практика Ковзне вікно на deque
• Практика Знайдіть помилки в розборі конфігурації
• Практика Калібрувальна таблиця і lower_bound
• Тест Контейнери, алгоритми і лямбди

Коди помилок і винятки, throw/try/catch, стандартна ієрархія винятків і власні класи, noexcept, розгортання стека і RAII, гарантії безпеки винятків, типи-результати для коду без винятків.

• Теорія Коди помилок і винятки: throw, try, catch
• Теорія Безпека винятків, RAII і типи-результати
• Практика Валідатор конфігурації на винятках
• Практика Переписати парсер з винятків на тип-результат
• Практика Транзакція «все або нічого» (знайдіть помилку)
• Тест Помилки і винятки

Байтові буфери, порядок байтів, збирання й розбирання чисел зсувами, чому не reinterpret_cast і коли memcpy, знакові й фіксовані числа з байтів, серіалізація записів, TLV з перевіркою меж, CRC-16, кадри з синхробайтом і ресинхронізація, файли в бінарному режимі.

• Теорія Байти, порядок байтів і безпечне читання чисел
• Теорія Серіалізація, TLV, CRC і кадри
• Практика Розбір бінарного запису метеостанції
• Практика TLV-парсер, що не читає за межі (знайдіть помилки)
• Практика Кодек кадрів з CRC-16 і ресинхронізацією
• Тест Бінарні дані

std::thread, join і detach, передавання аргументів і std::ref, гонки даних як невизначена поведінка, std::mutex і lock_guard/unique_lock, взаємне блокування, std::atomic, condition_variable і черга виробник-споживач, std::async і std::future, пул потоків і детермінований вивід.

• Теорія Потоки, гонки даних і м'ютекси
• Теорія Умовні змінні, future і детермінований вивід
• Практика Паралельна статистика по частинах
• Практика Зниклі результати потоків (знайдіть помилку)
• Практика Обмежена черга для конвеєра потоків
• Тест Потоки і синхронізація

Складність алгоритмів на практиці, вибір контейнера, локальність кешу, зайві копії, що робить оптимізатор, пастки бенчмарків; попередження компілятора, assert, AddressSanitizer і UBSan, gdb і профілювальники — спершу знайти гарячу точку, потім оптимізувати.

• Теорія Продуктивність: складність, контейнери, кеш і копії
• Теорія Налагодження і профілювання: попередження, санітайзери, gdb, perf
• Практика Відвідувачі сайту — з O(n²) до O(n log n)
• Практика Три баги в статистиці опадів
• Практика Прочитати звіт про падіння і виправити
• Тест Продуктивність і налагодження

Багатофайловий проєкт у три кроки: кодування кадрів з CRC-16, потоковий парсер за інтерфейсом FrameSink і прикладний рівень домашньої мережі датчиків зі статистикою та звітом. Архітектура шарами, тестування з фейками, політика обробки помилок і підсумковий тест за весь курс.

• Теорія Архітектура проєкту: шари, інтерфейси, фейки й політика помилок
• Практика Крок 1 — кадр і CRC-16
• Практика Крок 2 — потоковий парсер з ресинхронізацією
• Практика Крок 3 — прикладний рівень і звіт станції
• Тест Підсумок курсу