Метапрограммирование шаблонов C++ в задачах математической физики

Стоимость полного доступа к материалам курса — 9000 ₽ (включая НДС 22%). Оплата — единоразово, 100% предоплата. Доступ открывается сразу после оплаты. 

У курса есть бесплатная ознакомительная часть: нажмите на кнопку “Записаться”, этот курс появится у вас в разделе “Мои курсы”, и вы сможете посмотреть бесплатные общедоступные видеолекции, после чего принять решение: покупать курс или нет.

Что вы получите после оплаты:

• Доступ ко всем материалам курса (видеолекции + тесты).
• Возможность пройти итоговый тест с процедурой идентификацией личности (прокторинг).
• Возможность получить электронный сертификат, если наберете 60% баллов за тесты к разделам и итоговый тест. ВАЖНО: сертификат не является документом государственного образца!
• Если вы хотите пройти курс как программу повышения квалификации с выдачей удостоверения гос. образца - напишите на openedu@mephi.ru

Как оплатить и получить доступ ко всем материалам:

• Зарегистрируйтесь на портале openedu.ru.
• Запишитесь на курс (кнопка "Записаться" справа).
• Курс появится в разделе “Мои курсы”, вы сможете посмотреть бесплатную часть.
• Оплатите курс в разделе "Мои курсы".
• Сразу после оплаты вам откроется доступ ко всем материалам.
• Изучайте материалы в удобное время, без дедлайнов и дополнительных проверок.

Хотите официальное удостоверение?

Вы можете пройти повышение квалификации по этому курсу в онлайн-формате. В отличие от сертификата, удостоверение о повышении квалификации — это официальный документ государственного образца (72 часа, ФИС ФРДО).

Записаться на программу повышения квалификации можно по ссылке.

Стоимость доступа к материалам курса за исключением ознакомительной части (включая тестовые материалы и возможность пройти экзамен с прокторингом и получить сертификат) составляет 3600 рублей Для этого нужно пройти текущее тестирование не меньше чем на 60% и итоговый тест не меньше чем на 60%

1. Bjarne Stroustrup. The C++ Programming Language, Fourth Edition. Addison-Wesley, 2013. ISBN 978-0-321-56384-2, 1368 с.
2. Bjarne Stroustrup. A Tour of C++. Addison-Wesley, 2014, 192 с. ISBN 978-0-321-95831-0.
3. Бьерн Страуструп. Программирование: Принципы и практика с использованием C++, второе издание. пер. с англ., Вильямс, 2016, 1328 с. ISBN 978-5-8459-1949-6, 978-0-321-99278-9.
4. Бьерн Страуструп. Дизайн и эволюция языка C++. ДМК Пресс, 2016, 446 с. ISBN 978-5-97060-419-9, 978-0-201-54330-8.
5. David Abrahams, Aleksey Gurtovoy. C++ Template Metaprogramming. Addison-Wesley, 2004, 400 с. ISBN 978-0-321-22725-6.
6. Краснов М.М. Метапрограммирование шаблонов C++ в задачах математической физики. М.: ИПМ им. М.В. Келдыша, 2017. 84с. URL: http://keldysh.ru/e-biblio/krasnov

Знание базового языка C++, желательно (но не обязательно) знание шаблонов в языке.

1. Простейшие метафункции. Объясняется, что такое метафункция, приводятся примеры простейших метафункций (факториал, биномиальные коэффициенты, интеграл от одночленна по стандартному симплексу).
2. На стыке компиляции и исполнения. Показывается, как часть вычислений может быть вынесена на стадию компиляции на примере степенной функции.
3. Более сложные примеры. Вычисление простых чисел. Список чисел времени компиляции.
4. Цикл времени компиляции. Вычисление интеграла от бинома, автоматическое раскрытие скобок, вычисление матрицы масс.
5. Шаблонный полиморфизм и шаблоны выражений. Объясняется, что это такое, раскрывается шаблон CRTP, приводится простейший пример шаблонов выражений (калькулятор).
6. Символьное дифференцирование. Показывается, как шаблоны выражений можно использовать для символьного дифференцирования формул. С помощью символьного дифференцирования методом Ньютона решается уравнение с одной и несколькими переменными, а также находится экстремальная точка у функции с несколькими переменными.
7. Сеточно-операторный подход к программированию. Излагается разработанный автором подход к программированию, позволяющий в тексте программы кратко записывать сеточные выражения в виде, близком к математическому, и обеспечивающий автоматический (путём простой перекомпиляции) переносить программы на графические ускорители CUDA. 

Знание метафункции и метаклассов.  

Знание шаблонных полиморфизмов (и его отличия от классического виртуального полиморфизма),  шаблона CRTP и шаблонов выражений. 

Знание, что во многих математических вычислениях, зависящих от целочисленного параметра, значение которого известно во время компиляции, часть вычислений можно вынести на стадию компиляции, что уменьшает время счёта. Уметь это знание применять на практике.

Знание устройства цикла времени компиляции (фактически компилятор разворачивает цикл, так как число итераций цикла известно во время компиляции).

Знание, как предложенный автором сеточно-операторный подход к программированию, основанный на шаблонах выражений, позволяет решать две задачи: упрощение записи математических формул в текстах программ и автоматический перенос программ на графические ускорители CUDA.

Умение применять как стандартные метафункции (из стандартной библиотеки языка), так и писать свои собственные.

Умение применять метапрограммирование шаблонов для реализации численных методов. Понимать, как символьное дифференцирование, основанное на шаблонах выражений, упрощает написание многих алгоритмов, основанных на методе Ньютона. Основываясь на этом примере, уметь писать свои алгоритмы для решения других задач.

Умение применять циклы времени компиляции для автоматизации логически сложных задач, таких, например, как автоматические раскрытие скобок.

Умение с помощью шаблонов выражений строить свои предметно-ориентированные языки (DSL, Domain Specific Language).

Владение навыком «метафункционального» мышления.

В результате обучения по курсу слушатель будет 

• Знать, что такое метафункции и метаклассы. Уметь применять как стандартные метафункции (из стандартной библиотеки языка), так и писать свои собственные. Владеть навыком «метафункционального» мышления.

• Знать, что такое шаблонный полиморфизм (и его отличия от классического виртуального полиморфизма), что такое шаблон CRTP и шаблоны выражений. 

• Понимать, что во многих математических вычислениях, зависящих от целочисленного параметра, значение которого известно во время компиляции, часть вычислений можно вынести на стадию компиляции, что уменьшает время счёта. Уметь это знание применять на практике.

• Знать устройство цикла времени компиляции (фактически компилятор разворачивает цикл, так как число итераций цикла известно во время компиляции).

• Знать, как предложенный автором сеточно-операторный подход к программированию, основанный на шаблонах выражений, позволяет решать две задачи: упрощение записи математических формул в текстах программ и автоматический перенос программ на графические ускорители CUDA.

• Уметь применять метапрограммирование шаблонов для реализации численных методов. Понимать, как символьное дифференцирование, основанное на шаблонах выражений, упрощает написание многих алгоритмов, основанных на методе Ньютона. Основываясь на этом примере, уметь писать свои алгоритмы для решения других задач.

• Уметь применять циклы времени компиляции для автоматизации логически сложных задач, таких, например, как автоматические раскрытие скобок.

• Уметь с помощью шаблонов выражений строить свои предметно-ориентированные языки (DSL, Domain Specific Language).