Menfice

0. Направление не новое и хорошо изученное.

1. Зависит от того, какое именно ПО.
Что-то пишется на Си, что-то на языках высокого уровня, а что-то реализуется на уровне железа (плис/fpga/asic)
Для моделирования каких-то процессов может использоваться уже упомянутый матлаб, например.

2. Изучать нужно теорию управления и физику, тк по сути всё управление моторами базируется на ней - а это по сути основная и единственная задача, как удержать дрон в воздухе, не сталкиваться с препятствиями при движении, а в случае отсутствия движения - оставаться на месте.
По разработке - собственно Си для микроконтроллеров и verilog для железа. По хорошему ещё электронщиком нужно быть.
Не сильно от обычной embedded разработки отличается, выходит.

А на высоком уровне - там уже на конкретную задачу нужно смотреть. Где-то может даже ML и компьютерное зрение понадобится.
Получается тоже не так уж много отличий от обычной разработки.

С односвязными списками сложно - надо знать предыдущий элемент, чтобы у него поменять ссылку на следующий через удаляемый элемент. Можно или поддерживать 2 указателя на 2 соседних элемента, или смореть на следующий элемент через next, пока у вас есть указатель на предыдущий к нему.

Еще отдельная проблема с удалением первого элемента, потому что там менятся должна не ссылка next у предыдущего элемента, а ссылка на начало списка. Эту проблему можно решить по разному. Например, можно вместо указателя head держать один элемент списка без значения. Тогда указатель на начало списка будет менятся также как и любой другой. Фактически, в любом списке всегда будет один фиктивный элемент. Этот способ также предподчителен для работы с двусвязными списками. Тогда список как бы замыкается в кольцо и не надо разбирать отдельно ни случай первого, ни случай последнего элемента. Мне больше нравится другой метод - можно помнить не предыдущий элемент, а указатель-на-указатель, который надо будет поменять.

node** prev_link = &head;
node* cur = head;
for  (node* cur = head; cur != nullptr; cur = cur->next) {
  if (cur->val == to_del) {
    *prev_link = cur->next;
    delete cur;
    break;
  }
  prev_link = &cur->next;
}

В общем решение задачи:
Берете через strlen определяете сдлины строк A и B
Выделяете массив длинной strlen(A) + strlen(B) + 1
делаете mempcy строки A в новый массив с начала, затем memcpy строки B в новый со смешением на длинну строки A, добавляете в конец массива '\0'.

К слову, в коде мне нельзя использовать никакие библиотечные функции, кроме strlen().

И даже memcpy?
Если прям нельзя библиотечные функции юзать - сделайте свой memcpy - это реально очень просто.
Вообще тогда непонятно чего бы и strlen не запретить - его тоже реализовать не шибко сложно.

В постановке задачи есть важный нюанс: что считать символом?

Если считать обычный встроенный char, то просто получаем .chars() итератор из строки, фильтруем и считаем:
"12121".chars().filter(|&c| c == '2').count()

Но надо понимать, что на строках с графемными кластерами (а именно их обычные пользователи обычно считают символами) такой код будет криво работать. Если это нам важно, то идем за lib.rs/unicode_segmentation и пользуемся его graphemes методом:

"éaébé".graphemes(true).filter(|&g| g == "é").count()

Песочница.