Kurs C++

Kurs przeznaczony jest dla osób początkujących oraz dla zaawansowanych programistów, którzy chcą zagłębić się w detale C++, wyciągnąć maksimum z możliwości tego języka oraz podnieść swoje kompetencje do najnowszego standardu języka C++. Skupiamy się na tym, co w C++ najważniejsze: wydajność i efektywne zarządzanie pamięcią. Zaczynamy od podstaw, następnie przechodzimy do zaawansowanych technik i nowoczesnych standardów języka C++. Połączymy teorię z dużą ilością praktyki – każde zagadnienie poparte jest przykładami kodu, ćwiczeniami i realnymi zastosowaniami C++ w różnych kontekstach programistycznych.

• Poznasz wszystkie kluczowe mechanizmy języka C++.
• Nauczysz się pisać nowoczesny, szybki i efektywny kod.
• Poznasz zarówno C++11 – wciąż powszechnie wykorzystywany w wielu firmach – jak i najnowsze rozwiązania dostępne w C++23 i nowszych standardach. 
• Uwzględniamy również klasyczne elementy języka, takie jak np. raw pointers, co przygotuje Cię do pracy z kodem, niezależnie od jego wieku czy stylu.

• Będziesz gotowy do pracy jako programista C++ – nie tylko z teorią, ale i praktyką

W tej sekcji zainstalujemy kompilator języka C++ oraz IDE, w którym będziesz pisał kod w C++. Używamy najlepszych narzędzi na rynku. Jeśli lubisz pracować z IDE od JetBrains dostaniesz ode mnie licencję.

• Instalacja narzędzi potrzebnych do uruchamiania aplikacji napisanej w C++
• Pierwszy program w C++
• Przegląd i wybór najlepszego IDE do tworzenia aplikacji w C++
• Analiza struktury pierwszego programu w C++

Środowisko programistyczne zainstalowane i uruchomione. Najwyższy czas na dobre wejść do świata C++. W tej sekcji poznasz podstawy języka C++. Już na tym etapie poznasz unikalne możliwości języka C++ i szybko poczujesz różnicę, którą daje ten język pod kątem zarządzania wydajnością aplikacji.

• Zmienne i typy danych
• Deklaracja i definicja
• Zasięg zmiennych
• Konwencje nazewnicze
• Strumienie wyjścia i wejścia
• Przestrzeń nazw std
• Zakresy wartości zmiennych typów liczbowych
• Liczby zmiennoprzecinkowe
• Operatory i warunki logiczne
• Typy o precyzyjnie zadanej szerokości
• Instrukcje warunkowe
• Pętle
• Funkcje matematyczne
• Generowanie wartości pseudolosowych
• Pobieranie danych od użytkownika
• Tworzenie własnych przestrzeni nazw
• Tworzenie aliasów (typedef, using)
• Stałe (const, constexpr)
• Typy wyliczeniowe (enum, enum class)
• Słowo kluczowe auto
• Słowo kluczowe volatile
• Określenie typu wyrażenia za pomocą decltype
• Wyrównanie zmiennych w pamięci za pomocą alignas oraz alignof
• Rozwiązujemy zadania teoretyczne i praktyczne

Funkcje to ważny element aplikacji w każdym języku programowania. W tej sekcji dowiesz się, jakie możliwości pod kątem tworzenia funkcji daje Ci język C++.

• Definiowanie nagłówka i ciała funkcji
• Wywołanie funkcji
• Określanie parametrów funkcji
• Przekazywanie argumentów podczas wywołania funkcji
• Walidacja argumentów funkcji
• Określanie typu zwracanego funkcji
• Function overloading
• Argumenty domyślne
• Funkcje inline
• Rzucanie wyjątków w ciele funkcji
• Funkcje constexpr
• Rekurencja
• Funkcje constexpr z rekurencją
• Podział kodu na pliki
• Implementowanie funkcji realizujących popularne algorytmy
• Rozwiązujemy zadania teoretyczne i praktyczne

W tej sekcji  wprowadzamy raw pointers. Dzięki temu poznasz zasadę działania wskaźników i wykorzystasz je w różnych przypadkach użycia. Od tego momentu zaczynamy drogę, która doprowadzi nas do inteligentnych wskaźników. Nie zapominamy jednak o surowych wskaźnikach, co pozwoli przygotować Cię do pracy z kodem w różnych standardach języka C++. 

• Adres zmiennej
• Różne sposoby definiowania wskaźnika
• Operator dereferencji
• Słowo kluczowe auto w definiowaniu wskaźnika
• Operator reinterpret_cast
• Wskaźnik void*
• Ustawianie wskaźnika na nullptr
• Operacje na wskaźnikach
• Wskaźnik jako parametr funkcji (przekazywanie przez kopię, przekazywanie przez adres)
• Wskaźnik do stałej, stały wskaźnik, stały wskaźnik do stałej
• Dynamiczna alokacja pamięci
• Wskaźnik do wskaźnika
• Pokazujemy praktyczne przykłady używania wskaźników
• Rozwiązujemy zadania teoretyczne i praktyczne

W tej sekcji wprowadzamy pierwszy kontener danych – tablicę. Uczymy się zarządzać tablicami statycznymi i dynamicznymi. Tworzymy tablice jednowymiarowe oraz wielowymiarowe. Wprowadzamy pierwsze elementy biblioteki STL, które pomogą nam w pracy z tablicami.

• Tablice jednowymiarowe statyczne
• Tablice jednowymiarowe dynamiczne
• Tablice wielowymiarowe statyczne
• Tablice wielowymiarowe dynamiczne
• Implementacja funkcji do zarządzania tablicami jednowymiarowymi
• Implementacja funkcji do zarządzania tablicami wielowymiarowymi
• Implementacja popularnych algorytmów wykorzystujących tablice
• Prezentacja wbudowanych kontenerów o charakterze podobnym do tablic (std::array, std::vector)
• Rozwiązujemy zadania teoretyczne i praktyczne

Znajomość struktury pamięci aplikacji to sposób na jeszcze lepsze zrozumienie mechanizmów, które pozwolą zarządzać wydajnością programu. Dlatego ta sekcja pozwoli poznać teorię struktury pamięci programów pisanych w języku C++.

• Segment kodu
• Segment danych
• Stos, sterta
• Segment stałych
• Rejestry
• Pamięć statyczna i dynamiczna
• Analiza kodu
• Rozwiązujemy zadania teoretyczne

Wskaźniki w C++ to temat, o którym można mówić bez końca. W tej sekcji poznasz kolejne właściwości wskaźników. Połączymy ich możliwości z funkcjami. To również moment w naszej wspólnej nauce, kiedy wprowadzamy referencje.

• Tworzenie stałych obiektów za pomocą new
• Przygotowanie własnej funkcji do wykonania akcji w razie błędu bad_alloc
• Umiejscowienie obiektów w zarezerwowanej wcześniej pamięci
• Wskaźniki do funkcji
• Implementacja funkcji wyższego rzędu z wykorzystaniem wskaźników do funkcji
• Rozpoznawania typu wskaźnika do funkcji za pomocą decltype oraz auto
• Tworzenie aliasów dla wskaźników do funkcji (using)
• Uzupełnienie wiadomości na temat operatorów rzutowania (static_cast, const_cast, reinterpret_cast, dynamic_cast)
• Lvalue oraz rvalue
• Referencje lvalue
• Parametr funkcji jako referencja do lvalue
• Referencja do rvalue
• Parametr funkcji jako referencja do rvalue
• Funkcja zwracająca referencję
• Referencje a słowo kluczowe auto
• Rozwiązujemy zadania teoretyczne i praktyczne

Ciągi znaków, czyli napisy, to najpopularniejsza forma przechowywania danych nie tylko w C++. Najwyższa pora poznać możliwości napisów i zastosować je w dużej liczbie praktycznych przykładów. Dodatkowo wprowadzamy wyrażenia regularne, które pozwolą nam na jeszcze więcej w temacie zarządzania postacią danych przechowywanych w formie ciągów znaków.

• Znak i napis
• C-strings
• Wprowadzenie do klasy std::string
• Sposoby tworzenia napisów std::string
• Raw strings
• Właściwości napisów
• Operatory i funkcje do zarządzania napisami
• Wprowadzenie do iteratorów i wykorzystanie ich w funkcjach do zarządzania napisami
• Wprowadzenie do mechanizmu przenoszenia i wykorzystanie go w pracy z napisami
• Przetwarzanie znaków w napisie
• Znaki unicode w napisie
• Typy wchar_t, std::wstring, char8_t, char16_t, char32_t, std::u8string, std::u16string, std::u32string
• Teoria wyrażeń regularnych
• Praktyczne przykłady prezentujące typy wykorzystujące wyrażenia regularne
• Implementacja popularnych algorytmów wykorzystujących napisy
• Rozwiązujemy zadania teoretyczne i praktyczne

Algorytmy pozwalają optymalnie rozwiązać różne problemy programistyczne. W tej sekcji poznasz wiele algorytmów, nauczysz się zasady ich działania i implementacji. To znakomita dawka wiedzy, która pozwoli Ci zrozumieć istotę działania wielu elementów ze świata programowania i wykorzystać je w swoich aplikacjach.

• Algorytmy badające właściwości geometryczne
• Algorytm badające właściwości matematyczne
• Konwersje pomiędzy systemami liczbowymi
• Badanie ciągów danych pod kątem wybranych właściwości
• Sortowanie ciągów danych
• Zastosowanie metody dziel i zwyciężaj
• Wybrane metody numeryczne
• Programowanie zachłanne
• Algorytmy na tekstach
• Wybrane algorytmy kryptograficzne
• Rekurencja
• Przegląd wybranych struktur danych
• Rozwiązujemy zadania teoretyczne i praktyczne

W tej sekcji dowiesz się, jak pobierać dane z plików tekstowych oraz jak zapisywać dane do plików tekstowych. To świetny moment, żeby do naszych programów na stałe wprowadzić jeden z najpopularniejszych kontenerów w C++ czyli std::vector.

• Omówienie zasady działania kontenera std::vector
• Sposoby tworzenia std::vector
• Operatory i funkcje do zarządzania std::vector
• Wykorzystanie iteratorów do pracy z std::vector
• Zapisywanie danych do plików tekstowych
• Odczytywanie danych z plików tekstowych
• Parsowanie danych odczytanych z pliku tekstowego
• Rozwiązujemy zadania teoretyczne i praktyczne

C++ posiada niesamowite możliwości pod kątem tworzenia aplikacji opartych o mechanizmy programowania obiektowego. Nie mogłem więc przepuścić tej okazji i w tej sekcji bardzo szczegółowo w oparciu o dużą liczbę praktycznych przykładów przeprowadzam Cię przez niesamowity świat obiektowości w C++. Zostaniemy w nim do końca naszej wspólnej nauki.

• Definiowanie klasy i obiektu
• Struktury
• Różnica pomiędzy klasą a strukturą
• Omówienie założeń enkapsulacji
• Pola składowe klasy
• Proste funkcje składowe klasy
• Funkcje składowe typu const, volatile oraz constexpr
• Funkcje składowe ze specyfikatorami default oraz delete
• Słowo kluczowe this
• Modyfikatory dostępu
• Klasa a dynamiczny przydział pamięci
• Konstruktory
• Słowo kluczowe explicit
• Lista inicjalizacyjna a lista std::initializer_list
• Konstruktory constexpr
• Wyjaśnienie pojęć glwartość, xwartość oraz prwartość
• Konstruktory kopiujące i przenoszące
• Destruktory
• Składniki statyczne w klasie
• Słowo kluczowe mutable
• Klasa a podział na pliki
• Operatory konwersji
• Deklaracja przyjaźni
• Przeładowanie operatorów
• Kompozycja
• Klasy zagnieżdżone
• Tablice obiektów
• Zastosowanie wskaźników do pracy z klasami
• Klasa do zarządzania jednowymiarową tablicą dynamiczną
• Klasa do zarządzania wielowymiarową tablicą dynamiczną
• Klasa do zarządzania kontenerem std::vector
• Klasa realizująca strukturę listy jednokierunkowej
• Klasa realizująca strukturę listy dwukierunkowej
• Unie i pola bitowe
• Typ variant
• POD
• Type traits
• Rozwiązujemy zadania teoretyczne i praktyczne

Nareszcie! Na stałe wprowadzamy smart pointers. Od tej pory unikamy raw pointers, które już doskonale znasz. Najwyższa pora wejść na wyższy poziom zarządzania dynamiczną alokacją pamięci dla obiektów w C++ i … przestać się nią zajmować ręcznie, zlecając to inteligentnym wskaźnikom.

• Semantyka przenoszenia
• Porównanie raw pointers oraz smart pointers
• std::unique_ptr
• std::shared_ptr oraz std::weak_ptr
• Implementacja relacji many-to-one oraz one-to-many za pomocą wskaźników inteligentnych
• Implementacja relacji one-to-one oraz many-to-one za pomocą wskaźników inteligentnych
• Rozwiązujemy zadania teoretyczne i praktyczne

Kolejna mocna sekcja na naszej drodze do profesjonalnego pisania kodu w C++. Teraz zajmiemy się dziedziczeniem oraz asocjacjami. W praktycznych przykładach będziemy mieszać te pojęcia z inteligentnymi wskaźnikami. Struktura naszych aplikacji stanie się jeszcze bardziej złożona, a zarazem jeszcze bardziej uporządkowana.

• Omówienie zasad dziedziczenia
• Klasa podstawowa i klasa pochodna
• Dostęp do składników klasy podstawowej
• Konstruktory w dziedziczeniu
• Kolejność wywołania konstruktorów w dziedziczeniu
• Wirtualne funkcje składowe
• Polimorfizm
• Wczesne i późne wiązanie
• Destruktory w dziedziczeniu
• Słowa kluczowe final oraz override
• Klasy final
• Klasy abstrakcyjne
• Dynamiczna identyfikacja typu
• Rzutowanie dynamic_cast a polimorfizm
• Wielodziedziczenie
• Asocjacje (agregacja, kompozycja)
• Rozwiązujemy zadania teoretyczne i praktyczne

Kiedy już znasz programowanie obiektowe i szereg zagadnień, które są z nim związane, omawiamy zasady i dobre praktyki OOP. To one pozwolą Ci uniknąć typowych błędów w strukturze Twojego kodu i dadzą Ci elastyczność, dzięki której wygodnie rozbudujesz swoje aplikacje o kolejne funkcjonalności.

• SOLID
• Inne dobre praktyki programowania obiektowego i nie tylko
• Rozwiązujemy zadania teoretyczne i praktyczne

W tej sekcji rozpoczniesz pracę z narzędziem CMake, które pozwoli Ci tworzyć projekty o czytelnej i uporządkowanej strukturze. Dzięki niemu zyskasz pełną kontrolę nad konfiguracją oraz łatwe zarządzanie zewnętrznymi zależnościami, co ułatwi rozwój i utrzymanie aplikacji.

• Zasada działania CMake
• Plik CMakeLists.txt
• Omówienie zawartości pliku CMakeLists.txt
• Konfiguracja ustawień projektu (wersja CMake, nazwa, wersja kompilatora C++ i inne)
• Przygotowanie konfiguracji do analizy plików projektu
• Przygotowanie konfiguracji do pobierania danych z plików zewnętrznych
• Dodawanie zewnętrznych dependencies
• Kompilacja i budowanie projektu

W tym dziale poznasz mechanizmy obsługi wyjątków w C++. Nauczysz się bezpiecznie reagować na błędy przy użyciu bloków try, catch i throw. Dowiesz się też, jak działa noexcept i jak wykorzystać wyjątki, by kod był bardziej niezawodny.

• Sposoby przechwytywania i obsługi sytuacji wyjątkowych
• Zagnieżdżanie bloków try
• Specyfikator noexcept oraz operator noexcept
• Wyjątki std::uncaugth_exceptions

W tym dziale zobaczysz prawdziwą moc C++. Szablony pozwalają pisać kod uniwersalny i superszybki — bez kompromisów. Poznasz zarówno podstawy, jak i zaawansowane wzorce, które stoją za bibliotekami STL i Boost.

• Wprowadzenie do szablonów
• Szablony funkcji i klas
• Specjalizacje i dopasowanie szablonów
• SFINAE
• Szablony wariadyczne
• Szablony zmiennych
• decltype i auto w kontekście szablonów
• Szablony szablonów
• Wzorzec CRTP
• Funktory
• Policy-based design

• Funktory wbudowane i definiowane przez programistę
• Wyrażenia lambda i jego różne postaci
• Lista argumentów
• Ciało wyrażenia lambda
• Lista wychwytywania
• Słowo kluczowe mutable w wyrażeniu lambda
• Wyjątki w wyrażeniach lambda
• Wyrażenie lambda zastosowane w funkcji składowej
• Szablon std::function
• Wyrażenie lambda jako domniemana wartość argumentu
• Zagadnienia uzupełniające

• Klasyfikacja wzorców projektowych
• Implementacja wzorców kreacyjnych
• Implementacja wzorców strukturalnych
• Implementacja wzorców czynnościowych
• Zagadnienia uzupełniające

• Wzorzec projektowy iterator
• Wprowadzenie do kontenerów
• Klasyfikacja kontenerów
• Kontenery sekwencyjne (std::vector, std::list, std::deque)
• Kontenery asocjacyjne (std::set, std::multiset, std::map, std::multimap)
• Kontenery asocjacyjne z haszowaniem (std::unordered_set, std::unordered_map)
• Adaptery kontenerów (std::stack, std::queue, std::priority_queue)
• Typy krotkowe std::tuple
• Typ std::pair
• Omówienie algorytmów STL
• Wskaźniki inteligentne
• Zastosowanie wskaźników inteligentnych do pracy z kontenerami
• Zagadnienia uzupełniające

• Omówienie formatu JSON
• Przegląd bibliotek do pracy z formatem JSON
• Konfiguracja aplikacji do pracy z formatem JSON
• Proste przykłady konwersji danych
• Wykorzystanie formatu JSON do pracy z komponentami biblioteki STL
• Zastosowanie formatu JSON w aplikacjach komercyjnych
• Zagadnienia uzupełniające

• Wprowadzenie do relacyjnych baz danych
• Język SQL
• Omówienie architektury aplikacji bazodanowej
• Przegląd bibliotek do pracy z relacyjnymi bazami danych
• Konfiguracja aplikacji do pracy z relacyjnymi bazami danych
• Implementacja relacji bazodanowych
• Zarządzanie danymi relacyjnej bazy danych
• Implementacja kompletnej aplikacji bazodanowej
• Zagadnienia uzupełniające

• Omówienie założeń wielowątkowości
• Różne sposoby tworzenia wątków
• Dołączanie i odłączanie wątków
• Przekazywanie argumentów do wątków
• Omówienie zagadnienia wyścigów
• Sposoby współdzielenia danych pomiędzy wątkami
• Rozwiązanie problemu wyścigów z wykorzystaniem std::mutex
• Wykorzystanie szablonu std::lock_guard
• Wprowadzenie do zagadnienia przechwytywania zdarzeń w aplikacjach wielowątkowych
• Zastosowanie condition variables do przechwytywania zdarzeń
• Przykłady zastosowań typów std::future oraz std::promise
• Programowanie asynchroniczne z wykorzystaniem std::async()
• Przykład zastosowania szablonu std::packaged_task
• Zagadnienia uzupełniające

Git to jedno z najważniejszych narzędzi w pracy programisty – pozwala zarządzać kodem, kontrolować zmiany i bezpiecznie rozwijać projekt w zespole. W tym module poznasz również GitHub, czyli platformę, która umożliwia przechowywanie repozytoriów w chmurze, współpracę z innymi programistami oraz prezentowanie swojego kodu potencjalnym pracodawcom. Ten moduł będziesz realizować równolegle z kursem – dam Ci znać w odpowiednim momencie, kiedy warto go przerobić, aby w pełni wykorzystać jego możliwości w swoich projektach.

• Podstawowe informacje na temat systemów kontroli wersji
• Working area, staging area, local / remote repository
• Instalacja Git
• Inicjalizacja repozytorium
• Konfiguracja i personalizacja ustawień Git (3 poziomy konfiguracji)
• Dokumentacja Git
• Struktura katalogu .git
• Plik .gitignore
• Plik .gitattributes
• Śledzenie stanu, porównywanie plików projektu zarządzanego przez Git
• Tworzenie commitów
• Reset, restore, revert
• Prezentowanie informacji na temat commitów
• Hooks
• Tworzenie i zarządzanie gałęziami
• Merge, rebase, squash
• Git Flow, TBD
• Praca zespołowa z wykorzystaniem GitHub
• Clone, push, fetch, pull
• Dobre praktyki przygotowania repozytorium na GitHub
• Struktura pliku README.md
• Praktyczny przykład pracy zespołowej z wykorzystaniem GitHub
• Worktree
• Submodules
• Subtree
• Stash
• Bisect
• Tags
• Inne komendy Git (o których nie wspomniałem w tym opisie, a których użyłem w kursie)
• Praca z Git, GitHub z wykorzystaniem komercyjnego IDE
• Fork
• Tworzenie pull requests
• GitHub Desktop