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stsh 2022-02-17 14:51:10 +01:00
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commit 903e42182c
137 changed files with 28159 additions and 6 deletions
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20
Makefile Normal file
View File

@ -0,0 +1,20 @@
# Minimal makefile for Sphinx documentation
#
# You can set these variables from the command line, and also
# from the environment for the first two.
SPHINXOPTS ?=
SPHINXBUILD ?= sphinx-build
SOURCEDIR = .
BUILDDIR = build
# Put it first so that "make" without argument is like "make help".
help:
@$(SPHINXBUILD) -M help "$(SOURCEDIR)" "$(BUILDDIR)" $(SPHINXOPTS) $(O)
.PHONY: help Makefile
# Catch-all target: route all unknown targets to Sphinx using the new
# "make mode" option. $(O) is meant as a shortcut for $(SPHINXOPTS).
%: Makefile
@$(SPHINXBUILD) -M $@ "$(SOURCEDIR)" "$(BUILDDIR)" $(SPHINXOPTS) $(O)

39
P01_Erste_Schritte_mit_C/solution/converter.c Normal file
View File

@ -0,0 +1,39 @@
/* ----------------------------------------------------------------------------
* -- _____ ______ _____ -
* -- |_ _| | ____|/ ____| -
* -- | | _ __ | |__ | (___ Institute of Embedded Systems -
* -- | | | '_ \| __| \___ \ Zuercher Hochschule Winterthur -
* -- _| |_| | | | |____ ____) | (University of Applied Sciences) -
* -- |_____|_| |_|______|_____/ 8401 Winterthur, Switzerland -
* ----------------------------------------------------------------------------
*/
/**
* @file
* @brief Lab implementation
*/
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#define ROW_COUNT 8
/**
* @brief Main entry point.
* @param[in] argc The size of the argv array.
* @param[in] argv The command line arguments...
* @returns Returns EXIT_SUCCESS (=0) on success, EXIT_FAILURE (=1) if there is an input error.
*/
int main(char argc, char* argv){
uint16_t i;
double rate;
printf("Umwandlungskurs eingeben (1.00 BTC -> CHF): ");
if (1!= scanf("%lf", &rate)){
printf("Ungültige Eingabe! Geben Sie eine Fliesskommazahl ein.\n");
return 1;
}
for(i = 1; i <= ROW_COUNT; i++) {
printf("%5d CHF\t<-->\t %5.5lf BTC\n", i*200, (double)i*200/rate);
}
return 0;
}

25
P01_Erste_Schritte_mit_C/solution/hello.c Normal file
View File

@ -0,0 +1,25 @@
/* ----------------------------------------------------------------------------
* -- _____ ______ _____ -
* -- |_ _| | ____|/ ____| -
* -- | | _ __ | |__ | (___ Institute of Embedded Systems -
* -- | | | '_ \| __| \___ \ Zuercher Hochschule Winterthur -
* -- _| |_| | | | |____ ____) | (University of Applied Sciences) -
* -- |_____|_| |_|______|_____/ 8401 Winterthur, Switzerland -
* ----------------------------------------------------------------------------
*/
/**
* @file
* @brief Lab implementation
*/
#include <stdio.h>
/**
* @brief Main entry point.
* @param[in] argc The size of the argv array.
* @param[in] argv The command line arguments...
* @returns Returns EXIT_SUCCESS (=0) on success.
*/
int main(char argc, char* argv[]) {
printf("hello world.\n");
return 0;
}

47
P01_Erste_Schritte_mit_C/solution/wordcount.c Normal file
View File

@ -0,0 +1,47 @@
/* ----------------------------------------------------------------------------
* -- _____ ______ _____ -
* -- |_ _| | ____|/ ____| -
* -- | | _ __ | |__ | (___ Institute of Embedded Systems -
* -- | | | '_ \| __| \___ \ Zuercher Hochschule Winterthur -
* -- _| |_| | | | |____ ____) | (University of Applied Sciences) -
* -- |_____|_| |_|______|_____/ 8401 Winterthur, Switzerland -
* ----------------------------------------------------------------------------
*/
/**
* @file
* @brief Lab implementation
*/
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
/**
* @brief Main entry point.
* @param[in] argc The size of the argv array.
* @param[in] argv The command line arguments...
* @returns Returns EXIT_SUCCESS (=0) on success, EXIT_FAILURE (=1) there is an expression syntax error.
*/
int main(char argc, char* argv[]) {
uint16_t char_count = 0, word_count = 0;
char c;
uint8_t is_word = 0;
printf("Eingabe: ");
c=getchar();
while('\n' != c){
char_count++;
if(c != ' ' && c !='\t'){
if(! is_word){
is_word = 1;
word_count++;
}
} else {
is_word = 0;
}
c = getchar();
}
printf("%d Zeichen, %d W\u00F6rter\n", char_count, word_count);
return 0;
}

125
P02_Funktionen_Datentyp_enum/README_solution.md Normal file
View File

@ -0,0 +1,125 @@
# Lösungsskizzen
## Aufgabe 1
```
/**
* Tage Pro Monat
*
* Das Programm liest einen Monat (1-12) und ein Jahr (1600-2400) ein und
* gibt die Anzahl der Tage dieses Monats aus.
*
* @author Gerrit Burkert, Adaptation bazz
* @version 15-FEB-2013, 16-OCT-2017, 17-OCT-2019, 16-FEB-2022
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define ERROR_IN_MONTH 1
#define ERROR_IN_YEAR 2
///// Student Code
// Konstante Werte fuer die Monate
// ===============================
enum { JAN=1, FEB, MAR, APR, MAI, JUN, JUL, AUG, SEP, OKT, NOV, DEZ };
// Eingabe pruefen (0 ist vom atoi als Fehelcode verwendet und darf nicht verwendet werden)
// ===============
int gibIntWert(char *name, int von, int bis) {
int wert;
char wertS[20]; //
do {
printf("%s: ", name);
fgets(wertS, 20, stdin);
wert = atoi(wertS);
if (wert < von || wert > bis) {
printf("Der Wert muss zwischen %d und %d sein.\n", von, bis);
} else {
break;
}
} while(1);
return wert;
}
// Schaltjahr bestimmen
// ====================
int istSchaltjahr(int jahr){
if ( (jahr % 400 == 0) || ( (jahr %100 != 0) && (jahr % 4 ==0) ) )
return 1;
else
return 0;
}
// Berechnung Anzahl Tage pro Monat
// ================================
int tageProMonat(int jahr, int monat) {
int anzTage;
// Tage pro Monat bestimmen
switch (monat) {
// Monate mit 31 Tagen
case JAN: case MAR: case MAI: case JUL: case AUG: case OKT: case DEZ:
anzTage = 31;
break;
// Monate mit 30 Tagen
case APR: case JUN: case SEP: case NOV:
anzTage = 30;
break;
// Februar: 28 oder 29 Tage
case FEB:
if (istSchaltjahr(jahr)) {
anzTage = 29;
} else {
anzTage = 28;
}
break;
}
return anzTage;
}
///// END Student Code
int main (int argc, char *argv[]) {
int monat, jahr;
// Monat einlesen und Bereich ueberpruefen
monat = gibIntWert("Monat", 1, 12);
jahr = gibIntWert("Jahr", 1600, 9999);
// Ausgabe zum Test
printf("Monat: %d, Jahr: %d \n", monat, jahr);
// Ausgabe zum Test (hier mit dem ternaeren Operator "?:")
printf("%d ist %s Schaltjahr\n", jahr, istSchaltjahr(jahr) ? "ein" : "kein");
// Ausgabe
printf("Der Monat %02d-%d hat %d Tage.\n", monat, jahr, tageProMonat(jahr, monat));
return 0;
}
```
## Aufgabe 2
Alter bestehender Boilerplate Code

88
P04_Modularisieren_von_C_Code/work/modularize-solution/java/read.java Normal file
View File

@ -0,0 +1,88 @@
/*****************************************************************************
M. Thaler, Jan. 2000
Datei read.java
Funktion: Unsigned int Zahl via Bytestream von stdin einlesen.
Es wird zuerst eine Zeile eingelesen und dann konvertiert.
Die eingelesene Zeile darf nur eine Zahl enthalten
(mit optionalen Leerzeichen vor/nach der Zahl).
Returns: Die konvertierte Zahl
oder -1 (PARSE_ERROR) wenn keine Zahl oder zu gross
oder -2 (READ_ERROR) wenn Fehler beim einlesen.
Korrekturen: - Maerz 2002: M. Thaler, H. Fierz, Mar. 2002
liest bis EOL oder EOF, korrekter Rueckgabewert
- Sept 2016: A. Gieriet
Refactored (sprechende Variablen-Namen,
MS Windows Support, 0 Wert erlaubt,
Leerzeichen Support,
"magic" Numbers durch Symbole ersetzt,
maxResult Parameter, etc.)
******************************************************************************/
public class read {
public int getInt(int maxResult)
throws java.io.IOException
{
// end of input
int EOF = -1; // end of file
int EOL = 10; // end of line
// abnormal return values
int PARSE_ERROR = -1;
int READ_ERROR = -2;
// ASCII Codes
int ASCII_SPACE = 32; // ' '
int ASCII_DIGIT_0 = 48; // '0'
int ASCII_DIGIT_9 = 57; // '9'
// conversion buffer
int NO_POS = -1;
int BUFFERSIZE = 10;
byte[] buffer = new byte[BUFFERSIZE];
int result = 0;
// read line: up to EOL or EOF (i.e. error while reading)
int bytes = 0;
int input = System.in.read();
while ((input != EOL) && (input != EOF)) { // read whole line
if (bytes < BUFFERSIZE) { // only buffer first n characters
buffer[bytes] = (byte)input;
bytes++;
} else {
result = PARSE_ERROR; // exceed buffer size, continue read line
}
input = System.in.read();
}
if (input == EOF) {
result = READ_ERROR;
}
// check for numbers: skip leading and trailing spaces
// (i.e. this includes all control chars below the space ASCII code)
int pos = 0;
while((pos < bytes) && (buffer[pos] <= ASCII_SPACE)) pos++; // skip SP
int posOfFirstDigit = pos;
int posOfLastDigit = NO_POS;
while ((pos < bytes)
&& (buffer[pos] >= ASCII_DIGIT_0)
&& (buffer[pos] <= ASCII_DIGIT_9))
{
posOfLastDigit = pos;
pos++;
}
while((pos < bytes) && (buffer[pos] <= ASCII_SPACE)) pos++; // skip SP
// produce return value
if (result != 0) {
// previously detected read or parse error given
} else if ((pos != bytes) || (posOfLastDigit == NO_POS)) {
result = PARSE_ERROR;
} else { // convert number
for(int i = posOfFirstDigit; i <= posOfLastDigit; i++) {
result = result * 10 + (buffer[i] - ASCII_DIGIT_0);
if (result > maxResult) {
result = PARSE_ERROR;
break;
}
}
}
return result;
}
}

32
P04_Modularisieren_von_C_Code/work/modularize-solution/java/rectang.java Normal file
View File

@ -0,0 +1,32 @@
/*****************************************************************************
M. Thaler, Jan. 2000
Datei: rectang.java
Funktion: Bestimmt, ob Dreieck rechtwinklig ist.
Returns: true wenn rechtwinklig, sonst false.
Korrekturen: - Sept 2016, A. Gieriet
Refactored (sprechende Variablen Namen, etc.)
******************************************************************************/
public class rectang {
public boolean Rectangular(int a, int b, int c) {
int aS = a*a;
int bS = b*b;
int cS = c*c;
boolean isRightAngled;
if ((a == 0) && (b == 0) && (c == 0))
isRightAngled = false;
else if ((aS + bS) == cS)
isRightAngled = true;
else if ((aS + cS) == bS)
isRightAngled = true;
else if ((bS + cS) == aS)
isRightAngled = true;
else
isRightAngled = false;
return isRightAngled;
}
}

73
P04_Modularisieren_von_C_Code/work/modularize-solution/java/triangle.java Normal file
View File

@ -0,0 +1,73 @@
/*****************************************************************************
M. Thaler, Jan. 2000
Datei: triangle.java
Funktion: Die drei Seiten eines Dreiecks einlesen und bestimmen ob
das Dreieck rechtwinklig ist.
Returns: Nichts.
Korrekturen: - Maerz 2002, M. Thaler, H. Fierz
Abfrage bei unkorrekter Eingabe wiederholen
- Sept 2016, A. Gieriet
Refactored (sprechende Variablen-Namen,
"magic" Numbers durch Symbole ersetzt, etc.)
******************************************************************************/
class triangle {
public static void main(String[] args)
throws java.io.IOException
{
int READ_ERROR = -2;
int MAX_NUMBER = 1000;
read ReadInt = new read();
rectang Rect = new rectang();
while (true) {
System.out.println("\nDreiecksbestimmung (CTRL-C: Abbruch)\n");
int word = 0;
int a = 0;
int b = 0;
int c = 0;
do {
System.out.print("Seite a: ");
word = ReadInt.getInt(MAX_NUMBER);
}
while ((word < 0) && (word != READ_ERROR));
if (word >= 0)
a = word;
else
break;
do {
System.out.print("Seite b: ");
word = ReadInt.getInt(MAX_NUMBER);
}
while ((word < 0) && (word != READ_ERROR));
if (word >= 0)
b = word;
else
break;
do {
System.out.print("Seite c: ");
word = ReadInt.getInt(MAX_NUMBER);
}
while ((word < 0) && (word != READ_ERROR));
if (word >= 0)
c = word;
else
break;
if (Rect.Rectangular(a, b, c) == true)
System.out.println("-> Dreieck " + a + "-" + b + "-" + c
+ " ist rechtwinklig");
else
System.out.println("-> Dreieck " + a + "-" + b + "-" + c
+ " ist nicht rechtwinklig");
System.out.println("\n");
}
System.out.println("\n\nbye bye\n");
}
}

94
P04_Modularisieren_von_C_Code/work/modularize-solution/src/read.c Normal file
View File

@ -0,0 +1,94 @@
/* ----------------------------------------------------------------------------
* -- _____ ______ _____ -
* -- |_ _| | ____|/ ____| -
* -- | | _ __ | |__ | (___ Institute of Embedded Systems -
* -- | | | '_ \| __| \___ \ Zuercher Hochschule Winterthur -
* -- _| |_| | | | |____ ____) | (University of Applied Sciences) -
* -- |_____|_| |_|______|_____/ 8401 Winterthur, Switzerland -
* ----------------------------------------------------------------------------
*/
/**
* @file
* @brief Lab implementation
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "read.h"
#include "trace.h"
//#define EOF (-1) // end of file
/// end-of-line
#define EOL 10 // end of line
// abnormal return values
/// parse-error
#define PARSE_ERROR (-1)
// ASCII Codes
/// ascii code for space
#define ASCII_SPACE ' '
/// ascii code for 0
#define ASCII_DIGIT_0 '0'
/// ascii code for 9
#define ASCII_DIGIT_9 '9'
// conversion buffer
/// no buffer position sentry
#define NO_POS (-1)
/// buffer size
#define BUFFERSIZE (10)
int getInt(int maxResult)
{
TRACE("getInt(%d)", maxResult);
char buffer[BUFFERSIZE] = { 0 };
int result = 0;
// read line: up to EOL or EOF (i.e. error while reading)
int bytes = 0;
int input = getchar();
while ((input != EOL) && (input != EOF)) { // read whole line
if (bytes < BUFFERSIZE) { // only buffer first n characters
buffer[bytes] = (char)input;
bytes++;
} else {
result = PARSE_ERROR; // exceed buffer size, continue read line
}
input = getchar();
}
if (input == EOF) {
result = READ_ERROR;
}
// check for numbers: skip leading and trailing spaces
// (i.e. this includes all control chars below the space ASCII code)
int pos = 0;
while((pos < bytes) && (buffer[pos] <= ASCII_SPACE)) pos++; // skip SP
int posOfFirstDigit = pos;
int posOfLastDigit = NO_POS;
while ((pos < bytes)
&& (buffer[pos] >= ASCII_DIGIT_0)
&& (buffer[pos] <= ASCII_DIGIT_9))
{
posOfLastDigit = pos;
pos++;
}
while((pos < bytes) && (buffer[pos] <= ASCII_SPACE)) pos++; // skip SP
// produce return value
if (result != 0) {
// previously detected read or parse error given
} else if ((pos != bytes) || (posOfLastDigit == NO_POS)) {
result = PARSE_ERROR;
} else { // convert number
for(int i = posOfFirstDigit; i <= posOfLastDigit; i++) {
result = result * 10 + (buffer[i] - ASCII_DIGIT_0);
if (result > maxResult) {
result = PARSE_ERROR;
break;
}
}
}
return result;
}

27
P04_Modularisieren_von_C_Code/work/modularize-solution/src/read.h Normal file
View File

@ -0,0 +1,27 @@
/* ----------------------------------------------------------------------------
* -- _____ ______ _____ -
* -- |_ _| | ____|/ ____| -
* -- | | _ __ | |__ | (___ Institute of Embedded Systems -
* -- | | | '_ \| __| \___ \ Zuercher Hochschule Winterthur -
* -- _| |_| | | | |____ ____) | (University of Applied Sciences) -
* -- |_____|_| |_|______|_____/ 8401 Winterthur, Switzerland -
* ----------------------------------------------------------------------------
*/
/**
* @file
* @brief Lab implementation
*/
#ifndef READ_H
#define READ_H
/// I/O error which leads to aborting.
#define READ_ERROR (-2)
/**
* @brief Reads a line from stdin and tries to parse it as number (with optional leading and trailing spaces).
* @param[in] maxResult gives the limit for the number to be read.
* @returns the succesfully read and parsed number or a negative value if in error (READ_ERROR in case of I/O error).
*/
int getInt(int maxResult);
#endif

38
P04_Modularisieren_von_C_Code/work/modularize-solution/src/rectang.c Normal file
View File

@ -0,0 +1,38 @@
/* ----------------------------------------------------------------------------
* -- _____ ______ _____ -
* -- |_ _| | ____|/ ____| -
* -- | | _ __ | |__ | (___ Institute of Embedded Systems -
* -- | | | '_ \| __| \___ \ Zuercher Hochschule Winterthur -
* -- _| |_| | | | |____ ____) | (University of Applied Sciences) -
* -- |_____|_| |_|______|_____/ 8401 Winterthur, Switzerland -
* ----------------------------------------------------------------------------
*/
/**
* @file
* @brief Lab implementation
*/
#include "rectang.h"
#include "trace.h"
int rectangular(int a, int b, int c)
{
TRACE("rectangular(%d, %d, %d)", a, b, c);
int aS = a*a;
int bS = b*b;
int cS = c*c;
int isRightAngled;
if ((a == 0) && (b == 0) && (c == 0))
isRightAngled = 0;
else if ((aS + bS) == cS)
isRightAngled = 1;
else if ((aS + cS) == bS)
isRightAngled = 1;
else if ((bS + cS) == aS)
isRightAngled = 1;
else
isRightAngled = 0;
return isRightAngled;
}

26
P04_Modularisieren_von_C_Code/work/modularize-solution/src/rectang.h Normal file
View File

@ -0,0 +1,26 @@
/* ----------------------------------------------------------------------------
* -- _____ ______ _____ -
* -- |_ _| | ____|/ ____| -
* -- | | _ __ | |__ | (___ Institute of Embedded Systems -
* -- | | | '_ \| __| \___ \ Zuercher Hochschule Winterthur -
* -- _| |_| | | | |____ ____) | (University of Applied Sciences) -
* -- |_____|_| |_|______|_____/ 8401 Winterthur, Switzerland -
* ----------------------------------------------------------------------------
*/
/**
* @file
* @brief Lab implementation
*/
#ifndef RECTANG_H
#define RECTANG_H
/**
* @brief checks if the three lengths give a right-angled triangle.
* @param[in] a 1st side
* @param[in] b 2nd side
* @param[in] c 3rd side
* @returns 1 if right-angled, 0 otherwise
*/
int rectangular(int a, int b, int c);
#endif

26
P04_Modularisieren_von_C_Code/work/modularize-solution/src/trace.h Normal file
View File

@ -0,0 +1,26 @@
/* ----------------------------------------------------------------------------
* -- _____ ______ _____ -
* -- |_ _| | ____|/ ____| -
* -- | | _ __ | |__ | (___ Institute of Embedded Systems -
* -- | | | '_ \| __| \___ \ Zuercher Hochschule Winterthur -
* -- _| |_| | | | |____ ____) | (University of Applied Sciences) -
* -- |_____|_| |_|______|_____/ 8401 Winterthur, Switzerland -
* ----------------------------------------------------------------------------
*/
/**
* @file
* @brief Lab implementation
*/
#ifndef TRACE_H
#define TRACE_H
#include <stdio.h>
/**
* @brief TRACE macro.
* @param[in] MSG "..." format string literal.
* @param[in] ... optional arguments to the format string.
*/
#define TRACE(MSG, ...) do { (void)fprintf(stderr, "TRACE: " MSG "\n", ##__VA_ARGS__); } while(0)
#endif

78
P04_Modularisieren_von_C_Code/work/modularize-solution/src/triangle.c Normal file
View File

@ -0,0 +1,78 @@
/* ----------------------------------------------------------------------------
* -- _____ ______ _____ -
* -- |_ _| | ____|/ ____| -
* -- | | _ __ | |__ | (___ Institute of Embedded Systems -
* -- | | | '_ \| __| \___ \ Zuercher Hochschule Winterthur -
* -- _| |_| | | | |____ ____) | (University of Applied Sciences) -
* -- |_____|_| |_|______|_____/ 8401 Winterthur, Switzerland -
* ----------------------------------------------------------------------------
*/
/**
* @file
* @brief Lab implementation
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "read.h"
#include "rectang.h"
#include "trace.h"
/// max side length
#define MAX_NUMBER 1000
/**
* @brief Main entry point.
* @returns Returns EXIT_SUCCESS (=0) on success, EXIT_FAILURE (=1) on failure.
*/
int main(void)
{
TRACE("main()");
while (1) {
(void)printf("\nDreiecksbestimmung (CTRL-C: Abbruch)\n\n");
int word = 0;
int a = 0;
int b = 0;
int c = 0;
do {
(void)printf("Seite a: ");
word = getInt(MAX_NUMBER);
}
while ((word < 0) && (word != READ_ERROR));
if (word >= 0)
a = word;
else
break;
do {
(void)printf("Seite b: ");
word = getInt(MAX_NUMBER);
}
while ((word < 0) && (word != READ_ERROR));
if (word >= 0)
b = word;
else
break;
do {
(void)printf("Seite c: ");
word = getInt(MAX_NUMBER);
}
while ((word < 0) && (word != READ_ERROR));
if (word >= 0)
c = word;
else
break;
if (rectangular(a, b, c))
(void)printf("-> Dreieck %d-%d-%d ist rechtwinklig\n", a, b, c);
else
(void)printf("-> Dreieck %d-%d-%d ist nicht rechtwinklig\n", a, b, c);
(void)printf("\n\n");
}
(void)printf("\n\nbye bye\n\n");
return EXIT_SUCCESS;
}

12
P04_Modularisieren_von_C_Code/work/modularize-solution/tests/stim-error.input Normal file
View File

@ -0,0 +1,12 @@
a
a
a
3
4444
4444
44444444444444
4
4
5
5

12
P04_Modularisieren_von_C_Code/work/modularize-solution/tests/stim-not-right-angled.input Normal file
View File

@ -0,0 +1,12 @@
3
4
6
5
4
4
3
5
5
33
43
55

12
P04_Modularisieren_von_C_Code/work/modularize-solution/tests/stim-right-angled.input Normal file
View File

@ -0,0 +1,12 @@
3
4
5
5
4
3
3
5
4
33
44
55

205
P04_Modularisieren_von_C_Code/work/modularize-solution/tests/tests.c Normal file
View File

@ -0,0 +1,205 @@
/* ----------------------------------------------------------------------------
* -- _____ ______ _____ -
* -- |_ _| | ____|/ ____| -
* -- | | _ __ | |__ | (___ Institute of Embedded Systems -
* -- | | | '_ \| __| \___ \ Zuercher Hochschule Winterthur -
* -- _| |_| | | | |____ ____) | (University of Applied Sciences) -
* -- |_____|_| |_|______|_____/ 8401 Winterthur, Switzerland -
* ----------------------------------------------------------------------------
*/
/**
* @file
* @brief Lab implementation
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "CUnit/Basic.h"
#include "test_utils.h"
#ifndef TARGET // must be given by the make file --> see test target
#error missing TARGET define
#endif
/// @brief The name of the STDOUT text file.
#define OUTFILE "stdout.txt"
/// @brief The name of the STDERR text file.
#define ERRFILE "stderr.txt"
/// @brief The stimulus for the right-angled triangles
#define INFILE_RIGHT_ANGLED "stim-right-angled.input"
/// @brief The stimulus for the not right-angled triangles
#define INFILE_NOT_RIGHT_ANGLED "stim-not-right-angled.input"
/// @brief The stimulus for input errors
#define INFILE_ERROR "stim-error.input"
// setup & cleanup
static int setup(void)
{
remove_file_if_exists(OUTFILE);
remove_file_if_exists(ERRFILE);
return 0; // success
}
static int teardown(void)
{
// Do nothing.
// Especially: do not remove result files - they are removed in int setup(void) *before* running a test.
return 0; // success
}
// tests
static void test_right_angled(void)
{
// arrange
const char *out_txt[] = {
"\n",
"Dreiecksbestimmung (CTRL-C: Abbruch)\n",
"\n",
"Seite a: Seite b: Seite c: -> Dreieck 3-4-5 ist rechtwinklig\n",
"\n",
"\n",
"\n",
"Dreiecksbestimmung (CTRL-C: Abbruch)\n",
"\n",
"Seite a: Seite b: Seite c: -> Dreieck 5-4-3 ist rechtwinklig\n",
"\n",
"\n",
"\n",
"Dreiecksbestimmung (CTRL-C: Abbruch)\n",
"\n",
"Seite a: Seite b: Seite c: -> Dreieck 3-5-4 ist rechtwinklig\n",
"\n",
"\n",
"\n",
"Dreiecksbestimmung (CTRL-C: Abbruch)\n",
"\n",
"Seite a: Seite b: Seite c: -> Dreieck 33-44-55 ist rechtwinklig\n",
"\n",
"\n",
"\n",
"Dreiecksbestimmung (CTRL-C: Abbruch)\n",
"\n",
"Seite a: \n",
"\n",
"bye bye\n",
"\n",
};
// act
int exit_code = system(XSTR(TARGET) " 1>" OUTFILE " 2>" ERRFILE " <" INFILE_RIGHT_ANGLED);
// assert
CU_ASSERT_EQUAL(exit_code, 0);
assert_lines(OUTFILE, out_txt, sizeof(out_txt)/sizeof(*out_txt));
}
static void test_not_right_angled(void)
{
// arrange
const char *out_txt[] = {
"\n",
"Dreiecksbestimmung (CTRL-C: Abbruch)\n",
"\n",
"Seite a: Seite b: Seite c: -> Dreieck 3-4-6 ist nicht rechtwinklig\n",
"\n",
"\n",
"\n",
"Dreiecksbestimmung (CTRL-C: Abbruch)\n",
"\n",
"Seite a: Seite b: Seite c: -> Dreieck 5-4-4 ist nicht rechtwinklig\n",
"\n",
"\n",
"\n",
"Dreiecksbestimmung (CTRL-C: Abbruch)\n",
"\n",
"Seite a: Seite b: Seite c: -> Dreieck 3-5-5 ist nicht rechtwinklig\n",
"\n",
"\n",
"\n",
"Dreiecksbestimmung (CTRL-C: Abbruch)\n",
"\n",
"Seite a: Seite b: Seite c: -> Dreieck 33-43-55 ist nicht rechtwinklig\n",
"\n",
"\n",
"\n",
"Dreiecksbestimmung (CTRL-C: Abbruch)\n",
"\n",
"Seite a: \n",
"\n",
"bye bye\n",
"\n",
};
// act
int exit_code = system(XSTR(TARGET) " 1>" OUTFILE " 2>" ERRFILE " <" INFILE_NOT_RIGHT_ANGLED);
// assert
CU_ASSERT_EQUAL(exit_code, 0);
assert_lines(OUTFILE, out_txt, sizeof(out_txt)/sizeof(*out_txt));
}
static void test_trace(void)
{
// arrange
const char *err_txt[] = {
"TRACE: main()\n",
"TRACE: getInt(1000)\n",
"TRACE: getInt(1000)\n",
"TRACE: getInt(1000)\n",
"TRACE: rectangular(3, 4, 6)\n",
"TRACE: getInt(1000)\n",
"TRACE: getInt(1000)\n",
"TRACE: getInt(1000)\n",
"TRACE: rectangular(5, 4, 4)\n",
"TRACE: getInt(1000)\n",
"TRACE: getInt(1000)\n",
"TRACE: getInt(1000)\n",
"TRACE: rectangular(3, 5, 5)\n",
"TRACE: getInt(1000)\n",
"TRACE: getInt(1000)\n",
"TRACE: getInt(1000)\n",
"TRACE: rectangular(33, 43, 55)\n",
"TRACE: getInt(1000)\n",
};
// act
int exit_code = system(XSTR(TARGET) " 1>" OUTFILE " 2>" ERRFILE " <" INFILE_NOT_RIGHT_ANGLED);
// assert
CU_ASSERT_EQUAL(exit_code, 0);
assert_lines(ERRFILE, err_txt, sizeof(err_txt)/sizeof(*err_txt));
}
static void test_error(void)
{
// arrange
const char *out_txt[] = {
"\n",
"Dreiecksbestimmung (CTRL-C: Abbruch)\n",
"\n",
"Seite a: Seite a: Seite a: Seite a: Seite a: Seite b: Seite b: Seite b: Seite b: Seite b: Seite c: Seite c: -> Dreieck 3-4-5 ist rechtwinklig\n",
"\n",
"\n",
"\n",
"Dreiecksbestimmung (CTRL-C: Abbruch)\n",
"\n",
"Seite a: \n",
"\n",
"bye bye\n",
"\n",
};
// act
int exit_code = system(XSTR(TARGET) " 1>" OUTFILE " 2>" ERRFILE " <" INFILE_ERROR);
// assert
CU_ASSERT_EQUAL(exit_code, 0);
assert_lines(OUTFILE, out_txt, sizeof(out_txt)/sizeof(*out_txt));
}
/**
* @brief Registers and runs the tests.
*/
int main(void)
{
// setup, run, teardown
TestMainBasic("Triangle", setup, teardown
, test_right_angled
, test_not_right_angled
, test_trace
, test_error
);
}

57
P04_Modularisieren_von_C_Code/work/show-dependencies-solution/Makefile Normal file
View File

@ -0,0 +1,57 @@
SNP_SHARED_MAKEFILE := $(if $(SNP_SHARED_MAKEFILE),$(SNP_SHARED_MAKEFILE),"~/snp/shared.mk")
TARGET := bin/dep2dot
SOURCES := src/main.c src/data.c src/output.c
TSTSOURCES := tests/tests.c
include $(SNP_SHARED_MAKEFILE)
# DEPFILES := ... define a list of png file names: %.c -> %.c.png
# BEGIN-STUDENTS-TO-ADD-CODE
DEPFILES := $(SOURCES:%.c=%.c.png)
# END-STUDENTS-TO-ADD-CODE
# define dep target as .PHONEY
# BEGIN-STUDENTS-TO-ADD-CODE
.PHONY: dep
# BEGIN-STUDENTS-TO-ADD-CODE
# define dep target depending on FULLTARGET and DEPFILES above
# action: echo some text telling that the target is done using $@ - the echo command shall not be echoed before execution
# BEGIN-STUDENTS-TO-ADD-CODE
dep: $(FULLTARGET) $(DEPFILES)
@echo "### $@ done ###"
# BEGIN-STUDENTS-TO-ADD-CODE
# define new suffix rule for %.png depending on %.dot
# action: dot -Tpng $< >$@ || $(RM) $@
# BEGIN-STUDENTS-TO-ADD-CODE
%.png: %.dot
dot -Tpng $< >$@ || $(RM) $@
# BEGIN-STUDENTS-TO-ADD-CODE
# define new suffix rule for %.dot depending on %.dep
# action: call $(TARGET) $(@:.dot=) <$< >$@ || $(RM) $@
# BEGIN-STUDENTS-TO-ADD-CODE
%.dot: %.dep
$(TARGET) $(@:.dot=) <$< >$@ || $(RM) $@
# BEGIN-STUDENTS-TO-ADD-CODE
# converts any .c file into a .c.dep file by means of GCC -H switch
# note: it removes intermediate files which were created as side effect
%.c.dep: %.c
$(COMPILE.c) -H -o $@.x $< 2>$@ && $(RM) $@.x $@.d
# cleanup all results, including the ones od creating the dependencies
dep-clean: clean
$(RM) $(DEPFILES) $(wildcard src/*.dep src/*.dot)

8
P04_Modularisieren_von_C_Code/work/show-dependencies-solution/mainpage.dox Normal file
View File

@ -0,0 +1,8 @@
/**
* @mainpage SNP - P04 Modularisation
*
* @section Purpose
*
* This is a lab for splitting functionality into multiple modules.
*
*/

149
P04_Modularisieren_von_C_Code/work/show-dependencies-solution/src/data.c Normal file
View File

@ -0,0 +1,149 @@
/**
* @file
* @brief Implementation of the dependency file access.
*/
#include "data.h"
#include "error.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <libgen.h>
#include <assert.h>
#define MAX_PATH_LEN 512 ///< @brief Arbitrarily chosen maximum accepted path lenght.
#define MAX_LINE_LEN 512 ///< @brief Arbitrarily chosen maximum accepted line length
#define MAX_DIRS 64 ///< @brief Arbitrarily chosen maximum number of supported individual directories per dependency file.
#define MAX_FILES 256 ///< @brief Arbitrarily chosen maximum number of supported individual denendency entries.
/**
* @brief Declaration of POSIX (but not C99) function.
* @param s [IN] The string to duplicate on the heap memory.
* @return The duplicated string.
* @remark Since the Makefile calls gcc with -std=c99, non-C99 POSIX and GNU extensions are excluded - the glibc, though, provides the function to the linker.
*/
char *strdup(const char *s); // not stdc99, but available in the glibc
/**
* @brief Initialized the data structure before the data is to be read from th edependency file.
* @param data [INOUT] The address of the instance to initialize.
*/
static void init(data_t *data)
{
assert(data);
memset(data, 0, sizeof(data_t));
data->dirs = malloc(MAX_DIRS * sizeof(dir_t));
if (!data->dirs) FATAL("no memory left");
data->files = malloc(MAX_FILES * sizeof(file_t));
if (!data->files) FATAL("no memory left");
}
/**
* @brief Updates the directory list with the given data.
* @param data [INOUT] The instance to update.
* @param path [IN] The file path of a dependency entry as given by the dependency file.
* @return The index of the directory entry (either an existing matching one or a newly added one).
* @remark Extracts the directory part by means of dirname() from the given path and looks up an existing entry or adds a new one.
*/
static size_t get_or_add_dir(data_t *data, const char *path)
{
assert(data);
assert(path);
// The function dirname() gives no guarantee to not modify the parameter, therefore, need to produce a copy before calling dirname().
// Likewise, the returned value may refer to the passed paremater, therefore, a copy is made from the return value.
char *dup = strdup(path);
if (!dup) FATAL("no memory left");
char *name = strdup(dirname(dup));
if (!name) FATAL("no memory left");
free(dup);
// search for a matching entry...
size_t i = 0;
while(i < data->n_dirs && strcmp(data->dirs[i].name, name) != 0) {
i++;
}
if (i >= MAX_DIRS) FATAL("too many directories");
if (i == data->n_dirs) { // no match found: add
// handover the allocated name to the owning new directory entry
dir_t dir = { .name = name };
// append the new directory entry
data->dirs[data->n_dirs] = dir;
data->n_dirs++;
} else {
// release the name since match found, and therefore, no need to keep the allocated name anymore
free(name);
}
return i;
}
/**
* @brief Add a file entry from the dependency file to the data structure.
* @param data [INOUT] The data container instance.
* @param path [IN] The path of one file entry from the dependency file.
* @param level [IN] The dependency level of the file entry from the dependency file.
* @remark The sequence of entries in the dependency file is relevant - it implies direct dependencies.
*/
static void add_file(data_t *data, const char *path, size_t level)
{
assert(data);
assert(path);
// The function basename() gives no guarantee to not modify the parameter, therefore, need to produce a copy before calling basename().
// Likewise, the returned value may refer to the passed paremater, therefore, a copy is made from the return value.
char *dup = strdup(path);
if (!dup) FATAL("no memory left");
char *name = strdup(basename(dup));
if (!name) FATAL("no memory left");
free(dup);
if (data->n_files >= MAX_FILES) FATAL("too many files");
// produce a file entry
file_t file = { .name = name, .dir = get_or_add_dir(data, path), .level = level };
data->files[data->n_files] = file;
data->n_files++;
}
/**
* @brief Processes one dependency line of the dependency file.
* @param data [INOUT] The data container instance.
* @param line [IN] The line to parse and store in data.
*/
static void process_line(data_t *data, const char line[])
{
assert(data);
size_t len = strlen(line);
assert(len > 0);
assert(line[0] == '.');
// read level
size_t i = strspn(line, ".");
size_t level = i;
// skip spaces
i += strspn(line+i, " \t");
// take rest as path and add the file to the records
add_file(data, line+i, level);
}
/*
* The public interface.
*/
const data_t data_read_all(const char *root)
{
data_t data;
init(&data);
// add as first file the root for the given dependencies
add_file(&data, root, 0);
char line[MAX_LINE_LEN] = { 0 };
// read all stdin line and only process dependency lines (those starting on a '.')
clearerr(stdin);
while(fgets(line, MAX_LINE_LEN, stdin)) {
size_t len = strlen(line);
if (len > 0 && line[len-1] == '\n' && line[0] == '.') { // only dependency lines
line[len-1] = '\0';
process_line(&data, line);
}
}
return data;
}

72
P04_Modularisieren_von_C_Code/work/show-dependencies-solution/src/data.h Normal file
View File

@ -0,0 +1,72 @@
/**
* @file
* @brief Access to the GCC produced dependency data (via -H command line option).
*/
// begin of include guard
// BEGIN-STUDENTS-TO-ADD-CODE
#ifndef _DATA_H_
#define _DATA_H_
// END-STUDENTS-TO-ADD-CODE
// includes which are needed in this header file
// BEGIN-STUDENTS-TO-ADD-CODE
#include <stddef.h>
// END-STUDENTS-TO-ADD-CODE
/**
* @brief Directory container for file entries of the dependency file.
*/
// BEGIN-STUDENTS-TO-ADD-CODE
typedef struct {
const char *name; ///< @brief the path name of the directory as given by the GCC produced dependency file.
} dir_t;
// END-STUDENTS-TO-ADD-CODE
/**
* @brief File container for the file entries of the dependency file.
*/
// BEGIN-STUDENTS-TO-ADD-CODE
typedef struct {
const char *name; ///< @brief The base name of the file from the GGC produced dependency file (i.e. the plain name, without any directory path).
size_t dir; ///< @brief The index of the directory entry which represents the path as given by the dependency file.
size_t level; ///< @brief The level as read out from the dependecy file.
} file_t;
// END-STUDENTS-TO-ADD-CODE
/**
* @brief Overall container for all directories and all files from the dependency file.
*/
// BEGIN-STUDENTS-TO-ADD-CODE
typedef struct {
size_t n_dirs; ///< @brief The number of valid entries in the dirs list.
dir_t *dirs; ///< @brief The list of directories.
size_t n_files; ///< @brief The number of valid entries in the files list.
file_t *files; ///< @brief The list of files from the dependency file (the sequence is relevant to determine the dependencies).
} data_t;
// END-STUDENTS-TO-ADD-CODE
/**
* @brief Entry function to read the deendency data from stdin.
* @param root [IN] The name of the root file (the deoendency file does not mention the root file, so, it has to be passed from outside).
* @return The container of the read data from stdin. See the documentation on gcc -H for details on the dependencies, etc.
*/
// BEGIN-STUDENTS-TO-ADD-CODE
const data_t data_read_all(const char *root);
// END-STUDENTS-TO-ADD-CODE
// end of include guard
// BEGIN-STUDENTS-TO-ADD-CODE
#endif // _DATA_H_
// END-STUDENTS-TO-ADD-CODE

17
P04_Modularisieren_von_C_Code/work/show-dependencies-solution/src/error.h Normal file
View File

@ -0,0 +1,17 @@
/**
* @file
* @brief Error handling convenience functions.
*/
#ifndef _ERROR_H_
#define _ERROR_H_
#include <stdio.h>
#include <stddef.h>
/**
* @brief Prints the message to stderr and terminates with EXIT_FAILURE.
* @param MSG [IN] The "..." *string literal* to emit as error - no format parameters nor variables supported.
*/
#define FATAL(MSG) do { fprintf(stderr, "ERROR: %s\n", MSG); exit(EXIT_FAILURE); } while(0)
#endif // _ERROR_H_

36
P04_Modularisieren_von_C_Code/work/show-dependencies-solution/src/main.c Normal file
View File

@ -0,0 +1,36 @@
/* ----------------------------------------------------------------------------
* -- _____ ______ _____ -
* -- |_ _| | ____|/ ____| -
* -- | | _ __ | |__ | (___ Institute of Embedded Systems -
* -- | | | '_ \| __| \___ \ Zuercher Hochschule Winterthur -
* -- _| |_| | | | |____ ____) | (University of Applied Sciences) -
* -- |_____|_| |_|______|_____/ 8401 Winterthur, Switzerland -
* ----------------------------------------------------------------------------
*/
/**
* @file
* @brief Lab P04 dep2dot
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "error.h"
#include "data.h"
#include "output.h"
/**
* @brief main function
* @param argc [in] number of entries in argv
* @param argv [in] program name plus command line arguments
* @returns returns success if valid date is given, failure otherwise
* @remark Prerequisit to convert the resulting DOT file on the shell: sodo apt install graphviz
* @remark Convert: gcc -H ... file.c ... 2>file.dep ; dep2dot file.c <file.dep >file.dot && dot -Tpng file.dot >file.png
*/
int main(int argc, const char *argv[])
{
if (argc < 2) FATAL("missing arguments\nusage: dep2dot file.c <file.dep >file.dot # from gcc -H ... file.c ... 2>file.dep\n");
output_dot(data_read_all(argv[1]));
return EXIT_SUCCESS;
}

95
P04_Modularisieren_von_C_Code/work/show-dependencies-solution/src/output.c Normal file
View File

@ -0,0 +1,95 @@
/**
* @file
* @brief Provides output functions for various file formats.
*/
#include "output.h"
#include <stdio.h>
#include <assert.h>
#include <string.h>
/**
* @brief Writes the node name of the given file.
* @param file [IN] The file for which to write the node name.
* @remark The dependency data contain duplicates of file entries - the node name must be unique for the path and the *basename* of the files.
*/
static void print_node(file_t file)
{
printf("\"%s (cluster_c%zd)\"", file.name, file.dir);
}
/**
* @brief Recursively writes the individual direct dependencies for the file given by curr.
* @param files [IN] The array of all files - the sequence is relevant.
* @param len [IN] The lenght of the files array, i.e. the upper limit for curr values and the subsequent index values.
* @param curr [IN] The index into files for the current root for dependencies: curr -> x, curr -> y, ...
* @return Returns the index into files for the next file to process (i.e. curr value for the next call to this function).
* @remark For a given *curr* file, all following files are with depth level + 1 are direct include files.
* @remark All files with a higher level are *indirect* include files, thus *direct* includes from files processed by recursive calls.
* @remark The list of direct includes to the *curr* file terminates with a level equal of less the the *curr* one (or when the list is exchausted).
*/
static size_t dependencies(file_t files[], size_t len, size_t curr)
{
assert(curr < len);
size_t level = files[curr].level;
size_t file = curr + 1;
while(file < len && files[file].level > level) {
if (files[file].level == level + 1) {
// Write to stdout " file -> include;\n" where file and include are the DOT node names of the respective files
// BEGIN-STUDENTS-TO-ADD-CODE
printf(" ");
print_node(files[curr]);
printf(" -> ");
print_node(files[file]);
printf(";\n");
// END-STUDENTS-TO-ADD-CODE
file = dependencies(files, len, file);
} else {
file++;
}
}
return file;
}
/*
* Public interface
*/
void output_dot(const data_t data)
{
printf("digraph dep {\n");
// nodes
printf(" node [shape=box]\n");
for (size_t file = 0; file < data.n_files; file++) {
// Write to stdout " file [label=\"name\"];\n" where file is the DOT node name and name is the file name
// BEGIN-STUDENTS-TO-ADD-CODE
printf(" ");
print_node(data.files[file]);
printf(" [label=\"%s\"];\n", data.files[file].name);
// END-STUDENTS-TO-ADD-CODE
}
// directory clusters
for (size_t dir = 0; dir < data.n_dirs; dir++) {
printf(" subgraph cluster_c%zd {\n", dir);
printf(" label=\"%s\"; %s\n", data.dirs[dir].name, strncmp(data.dirs[dir].name, "/usr/", 5) == 0 ? "style=filled; color=lightgrey;" : "color=black;");
for (size_t file = 0; file < data.n_files; file++) {
if (data.files[file].dir == dir) {
// Write to stdout " file;\n" where file is the DOT node name
// BEGIN-STUDENTS-TO-ADD-CODE
printf(" ");
print_node(data.files[file]);
printf(";\n");
// END-STUDENTS-TO-ADD-CODE
}
}
printf(" }\n");
}
// dependencies
size_t curr = 0;
do {
curr = dependencies(data.files, data.n_files, curr);
} while(curr < data.n_files);
printf("}\n");
}

20
P04_Modularisieren_von_C_Code/work/show-dependencies-solution/src/output.h Normal file
View File

@ -0,0 +1,20 @@
/**
* @file
* @brief Provides output functions for various file formats.
*/
// define proper header file here, with include gaurd, etc.
// BEGIN-STUDENTS-TO-ADD-CODE
#ifndef _OUTPUT_H_
#define _OUTPUT_H_
#include "data.h"
/**
* @brief Produces DOT output of the dependencies given in data.
* @param data [IN] Container of the dependenciy data.
*/
void output_dot(const data_t data);
#endif // _OUTPUT_H_
// END-STUDENTS-TO-ADD-CODE

7
P04_Modularisieren_von_C_Code/work/show-dependencies-solution/tests/dep.input Normal file
View File

@ -0,0 +1,7 @@
Test File
. dir1/h1_1
.. dir1/h1_1_2
. dir1/h1_2
. dir2/h2_1
.. dir1/h1_1
Done

2
P04_Modularisieren_von_C_Code/work/show-dependencies-solution/tests/no_dep.input Normal file
View File

@ -0,0 +1,2 @@
Test File
Done

140
P04_Modularisieren_von_C_Code/work/show-dependencies-solution/tests/tests.c Normal file
View File

@ -0,0 +1,140 @@
/* ----------------------------------------------------------------------------
* -- _____ ______ _____ -
* -- |_ _| | ____|/ ____| -
* -- | | _ __ | |__ | (___ Institute of Embedded Systems -
* -- | | | '_ \| __| \___ \ Zuercher Hochschule Winterthur -
* -- _| |_| | | | |____ ____) | (University of Applied Sciences) -
* -- |_____|_| |_|______|_____/ 8401 Winterthur, Switzerland -
* ----------------------------------------------------------------------------
*/
/**
* @file
* @brief Test suite for the given package.
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/wait.h>
#include <time.h>
#include <assert.h>
#include <CUnit/Basic.h>
#include "test_utils.h"
#ifndef TARGET // must be given by the make file --> see test target
#error missing TARGET define
#endif
/// @brief alias for EXIT_SUCCESS
#define OK EXIT_SUCCESS
/// @brief alias for EXIT_FAILURE
#define FAIL EXIT_FAILURE
/// @brief The name of the STDOUT text file.
#define OUTFILE "stdout.txt"
/// @brief The name of the STDERR text file.
#define ERRFILE "stderr.txt"
/// @brief test data file
#define IN_NO_DEP "no_dep.input"
/// @brief test data file
#define IN_DEP "dep.input"
// setup & cleanup
static int setup(void)
{
remove_file_if_exists(OUTFILE);
remove_file_if_exists(ERRFILE);
return 0; // success
}
static int teardown(void)
{
// Do nothing.
// Especially: do not remove result files - they are removed in int setup(void) *before* running a test.
return 0; // success
}
// tests
static void test_fail_no_arg(void)
{
// arrange & act & assert
CU_ASSERT_EQUAL(WEXITSTATUS(system(XSTR(TARGET) " >" OUTFILE " 2>" ERRFILE)), FAIL);
}
static void test_no_dep(void)
{
// arrange
const char *out_txt[] = {
"digraph dep {\n",
" node [shape=box]\n",
" \"root (cluster_c0)\" [label=\"root\"];\n",
" subgraph cluster_c0 {\n",
" label=\".\"; color=black;\n",
" \"root (cluster_c0)\";\n",
" }\n",
"}\n",
};
// act & assert
CU_ASSERT_EQUAL(WEXITSTATUS(system(XSTR(TARGET) " root <" IN_NO_DEP " >" OUTFILE " 2>" ERRFILE)), OK);
// assert
assert_lines(OUTFILE, out_txt, sizeof(out_txt)/sizeof(*out_txt));
}
static void test_dep(void)
{
// arrange
const char *out_txt[] = {
"digraph dep {\n",
" node [shape=box]\n",
" \"root (cluster_c0)\" [label=\"root\"];\n",
" \"h1_1 (cluster_c1)\" [label=\"h1_1\"];\n",
" \"h1_1_2 (cluster_c1)\" [label=\"h1_1_2\"];\n",
" \"h1_2 (cluster_c1)\" [label=\"h1_2\"];\n",
" \"h2_1 (cluster_c2)\" [label=\"h2_1\"];\n",
" \"h1_1 (cluster_c1)\" [label=\"h1_1\"];\n",
" subgraph cluster_c0 {\n",
" label=\".\"; color=black;\n",
" \"root (cluster_c0)\";\n",
" }\n",
" subgraph cluster_c1 {\n",
" label=\"dir1\"; color=black;\n",
" \"h1_1 (cluster_c1)\";\n",
" \"h1_1_2 (cluster_c1)\";\n",
" \"h1_2 (cluster_c1)\";\n",
" \"h1_1 (cluster_c1)\";\n",
" }\n",
" subgraph cluster_c2 {\n",
" label=\"dir2\"; color=black;\n",
" \"h2_1 (cluster_c2)\";\n",
" }\n",
" \"root (cluster_c0)\" -> \"h1_1 (cluster_c1)\";\n",
" \"h1_1 (cluster_c1)\" -> \"h1_1_2 (cluster_c1)\";\n",
" \"root (cluster_c0)\" -> \"h1_2 (cluster_c1)\";\n",
" \"root (cluster_c0)\" -> \"h2_1 (cluster_c2)\";\n",
" \"h2_1 (cluster_c2)\" -> \"h1_1 (cluster_c1)\";\n",
"}\n",
};
// act & assert
CU_ASSERT_EQUAL(WEXITSTATUS(system(XSTR(TARGET) " root <" IN_DEP " >" OUTFILE " 2>" ERRFILE)), OK);
// assert
assert_lines(OUTFILE, out_txt, sizeof(out_txt)/sizeof(*out_txt));
}
/**
* @brief Registers and runs the tests.
* @returns success (0) or one of the CU_ErrorCode (>0)
*/
int main(void)
{
// setup, run, teardown
TestMainBasic("lab test", setup, teardown
, test_fail_no_arg
, test_no_dep
, test_dep
);
}

9
P05_TicTacToe/work/tic-tac-toe-solution/Makefile Normal file
View File

@ -0,0 +1,9 @@
SNP_SHARED_MAKEFILE := $(if $(SNP_SHARED_MAKEFILE),$(SNP_SHARED_MAKEFILE),"~/snp/shared.mk")
TARGET := bin/tic-tac-toe
MODULES := src/model.c src/view.c src/control.c
SOURCES := src/main.c $(MODULES)
TSTSOURCES := tests/tests.c $(MODULES)
include $(SNP_SHARED_MAKEFILE)

8
P05_TicTacToe/work/tic-tac-toe-solution/mainpage.dox Normal file
View File

@ -0,0 +1,8 @@
/**
* @mainpage SNP - P05 Tic Tac Toe Game
*
* @section Purpose
*
* This is a lab on usage of arrays.
*
*/

154
P05_TicTacToe/work/tic-tac-toe-solution/src/control.c Normal file
View File

@ -0,0 +1,154 @@
/**
* @file
* @brief Implementation
*/
#include "control.h"
#include "model.h"
#include <assert.h>
/**
* @brief Conversion from control field number (1...9) to 0-based model position (row, col).
* @param cell [IN] Field number (1...9).
* @return Returns the position of the field.
* @remark Asserts proper field range.
*/
static model_pos_t get_pos(size_t cell)
{
assert(1 <= cell && cell <= 9);
model_pos_t pos = { (cell - 1) / 3, (cell - 1) % 3 };
return pos;
}
/**
* @brief Conversion from control player to model state.
* @param player [IN] Control player value to convert.
* @return Returns the matching model state.
* @remark No assertion is done - defaults to model_state_none.
*/
static model_state_t get_state(control_player_t player)
{
switch(player) {
case control_player_a: return model_state_a;
case control_player_b: return model_state_b;
default: return model_state_none;
}
}
/**
* @brief Conversion from 0-based model position (row, col) to control field number (1...9).
* @param pos [IN] 0-based model position (row,col).
* @return The control filed number (1...9)
* @remark Asserts proper position range.
*/
static size_t get_cell(model_pos_t pos)
{
assert(pos.row < 3);
assert(pos.col < 3);
return 1 + pos.row * 3 + pos.col;
}
/**
* @brief Conversion from model state to control player.
* @param state [IN] Model state to convert
* @return Returns the matching control player value.
* @remark No assertion is done - defaults to control_no_player.
*/
static control_player_t get_player(model_state_t state)
{
switch(state) {
case model_state_a: return control_player_a;
case model_state_b: return control_player_b;
default: return control_no_player;
}
}
/**
* @brief Queries if a move is possible.
* @param instance [INOUT] The instance which holds the state.
* @return Returns 0 if no move is possible any more, otherwise 1.
*/
static int control_can_move(control_t *instance)
{
assert(instance);
return model_can_move(instance->model);
}
// public API function which is documented in the header file.
void control_init(control_t *instance, model_t *model)
{
assert(instance);
assert(model);
instance->player = control_player_a;
instance->model = model;
}
// public API function which is documented in the header file.
void control_move(control_t *instance, size_t cell)
{
assert(instance);
if (model_move(instance->model, get_pos(cell), get_state(instance->player))) {
if (control_can_move(instance)) {
switch(instance->player) {
case control_player_a:
instance->player = control_player_b;
break;
case control_player_b:
instance->player = control_player_a;
break;
default:
break;
}
} else {
instance->player = control_no_player;
}
}
}
// public API function which is documented in the header file.
control_player_t control_get_winner(control_t *instance)
{
assert(instance);
return get_player(model_get_winner(instance->model));
}
// public API function which is documented in the header file.
control_player_t control_get_player(control_t *instance)
{
assert(instance);
return instance->player;
}
// public API function which is documented in the header file.
control_player_t control_get_state(control_t *instance, size_t cell)
{
assert(instance);
return get_player(model_get_state(instance->model, get_pos(cell)));
}
// public API function which is documented in the header file.
control_line_t control_get_win(control_t *instance)
{
assert(instance);
if (control_get_winner(instance) == control_no_player) {
control_line_t no_win = { 0 };
return no_win;
}
model_line_t line = model_get_win_line(instance->model);
assert(line.dir != model_dir_none);
size_t start_cell = get_cell(line.start);
switch(line.dir) {
case model_dir_h:
return (control_line_t) { { start_cell, start_cell + 1, start_cell + 2 } };
case model_dir_v:
return (control_line_t) { { start_cell, start_cell + 3, start_cell + 6 } };
case model_dir_d:
if (start_cell == 1) {
return (control_line_t) { { start_cell, start_cell + 4, start_cell + 8 } };
} else {
return (control_line_t) { { start_cell, start_cell + 2, start_cell + 6 } };
}
default:
return (control_line_t) { { 1, 1, 1 } };
}
}

80
P05_TicTacToe/work/tic-tac-toe-solution/src/control.h Normal file
View File

@ -0,0 +1,80 @@
/**
* @file
* @brief MVC - agent between model and view
*/
#ifndef _CONTROL_H_
#define _CONTROL_H_
#include "model.h"
/**
* @brief The selection of possible players.
*/
typedef enum {
control_no_player, ///< none of the players
control_player_a, ///< first player
control_player_b, ///< second player
} control_player_t;
/**
* @brief Sequence of winning cell numbers in increasing cell numbers.
*/
typedef struct {
size_t line[3]; ///< the sequence of cells (1...9) or 0 in the first element if no win
} control_line_t;
/**
* @brief The instance type.
*/
typedef struct {
control_player_t player; ///< the current player
model_t *model; ///< the reference to the model
} control_t;
/**
* @brief Constructor: initialize the instance memory.
* @param instance [INOUT] The instance which holds the state.
* @param model [IN] Dependency Injection of the model instance.
*/
void control_init(control_t *instance, model_t *model);
/**
* @brief Performs a move on the board.
* @param instance [INOUT] The instance which holds the state.
* @param cell [IN] The affected field (1...9)
* @remark Silently ignores a move if it is not allowed (e.g. if already completed or the field is already played, etc.).
*/
void control_move(control_t *instance, size_t cell);
/**
* @brief Queries the winning player.
* @param instance [INOUT] The instance which holds the state.
* @returns Returns the winning player (if any).
*/
control_player_t control_get_winner(control_t *instance);
/**
* @brief Queries the next player.
* @param instance [INOUT] The instance which holds the state.
* @returns Returns the next player (if any).
* @remark This is updated by the control_move() function.
*/
control_player_t control_get_player(control_t *instance);
/**
* @brief Queries the state of a field.
* @param instance [INOUT] The instance which holds the state.
* @param cell [IN] The affected field of the board (1...9).
* @returns Returns the player which played this field (if any).
*/
control_player_t control_get_state(control_t *instance, size_t cell);
/**
* @brief Gets the winning fields (if any).
* @param instance [INOUT] The instance which holds the state.
* @returns Returns the field numbers in increasing order (1...9) which win the game (if any).
* @remark If there is no winner (yet), the first entry in the result is 0.
*/
control_line_t control_get_win(control_t *instance);
#endif // _CONTROL_H_

39
P05_TicTacToe/work/tic-tac-toe-solution/src/main.c Normal file
View File

@ -0,0 +1,39 @@
/* ----------------------------------------------------------------------------
* -- _____ ______ _____ -
* -- |_ _| | ____|/ ____| -
* -- | | _ __ | |__ | (___ Institute of Embedded Systems -
* -- | | | '_ \| __| \___ \ Zuercher Hochschule Winterthur -
* -- _| |_| | | | |____ ____) | (University of Applied Sciences) -
* -- |_____|_| |_|______|_____/ 8401 Winterthur, Switzerland -
* ----------------------------------------------------------------------------
*/
/**
* @file
* @brief Lab P04 dep2dot
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "view.h"
#include "model.h"
#include "control.h"
/**
* @brief main function
* @param argc [in] number of entries in argv
* @param argv [in] program name plus command line arguments
* @returns returns success if valid date is given, failure otherwise
*/
int main(int argc, const char *argv[])
{
view_t view;
control_t control;
model_t model;
model_init(&model);
control_init(&control, &model);
view_init(&view, &control);
view_run(&view);
return EXIT_SUCCESS;
}

154
P05_TicTacToe/work/tic-tac-toe-solution/src/model.c Normal file
View File

@ -0,0 +1,154 @@
/**
* @file
* @brief Implementation
*/
#include "model.h"
#include <assert.h>
/**
* @brief Asserts that the position is in range.
* @param [IN] The position to check.
*/
static void assert_pos(model_pos_t pos)
{
assert(pos.row < MODEL_SIZE);
assert(pos.col < MODEL_SIZE);
}
/**
* @brief Sets the field on the board to the given state.
* @param instance [INOUT] The instance which holds the state.
* @param pos [IN] The affected field.
* @param state [IN] The new state of the field.
*/
static void set_state(model_t *instance, model_pos_t pos, model_state_t state)
{
assert_pos(pos);
// Instructions to the students:
// set the field of the board to the new state
// BEGIN-STUDENTS-TO-ADD-CODE
instance->board[pos.row][pos.col] = state;
// END-STUDENTS-TO-ADD-CODE
}
// public API function which is documented in the header file.
model_pos_t model_pos(size_t row, size_t col)
{
return (model_pos_t){row, col};
}
// public API function which is documented in the header file.
void model_init(model_t *instance)
{
assert(instance);
// Instructions to the students:
// set all fields of the board to model_state_none
// BEGIN-STUDENTS-TO-ADD-CODE
for(size_t row = 0; row < MODEL_SIZE; row++) {
for(size_t col = 0; col < MODEL_SIZE; col++) {
instance->board[row][col] = model_state_none;
}
}
// END-STUDENTS-TO-ADD-CODE
}
// public API function which is documented in the header file.
model_state_t model_get_state(model_t *instance, model_pos_t pos)
{
assert(instance);
assert_pos(pos);
// Instructions to the students:
// replace the stub implementation my access to the field at the given position.
// BEGIN-STUDENTS-TO-ADD-CODE
return instance->board[pos.row][pos.col]; // stub return model_state_none;
// END-STUDENTS-TO-ADD-CODE
}
// public API function which is documented in the header file.
model_line_t model_get_win_line(model_t *instance)
{
assert(instance);
model_state_t anchor;
// horizontal
for(size_t row = 0; row < MODEL_SIZE; row++) {
anchor = model_get_state(instance, model_pos(row, 0));
if (anchor != model_state_none
&& anchor == model_get_state(instance, model_pos(row, 1))
&& anchor == model_get_state(instance, model_pos(row, 2))) {
return (model_line_t) { model_dir_h, { row, 0 } };
}
}
// vertical
for(size_t col = 0; col < MODEL_SIZE; col++) {
anchor = model_get_state(instance, model_pos(0, col));
if (anchor != model_state_none
&& anchor == model_get_state(instance, model_pos(1, col))
&& anchor == model_get_state(instance, model_pos(2, col))) {
return (model_line_t) { model_dir_v, { 0, col } };
}
}
// diagonal
anchor = model_get_state(instance, model_pos(1, 1));
if (anchor != model_state_none) {
if (anchor == model_get_state(instance, model_pos(0, 0)) && anchor == model_get_state(instance, model_pos(2, 2))) {
return (model_line_t) { model_dir_d, { 0, 0 } };
}
if (anchor == model_get_state(instance, model_pos(2, 0)) && anchor == model_get_state(instance, model_pos(0, 2))) {
return (model_line_t) { model_dir_d, { 0, 2 } };
}
}
// fallback
return (model_line_t) { model_dir_none, { 0, 0 } };
}
// public API function which is documented in the header file.
model_state_t model_get_winner(model_t *instance)
{
assert(instance);
model_line_t line = model_get_win_line(instance);
return line.dir == model_dir_none
? model_state_none
: model_get_state(instance, model_pos(line.start.row, line.start.col))
;
}
// public API function which is documented in the header file.
int model_can_move(model_t *instance)
{
assert(instance);
if (model_get_winner(instance) == model_state_none) {
// Instructions to the students:
// scan all fields: return 1 with first field which equals model_state_none
// BEGIN-STUDENTS-TO-ADD-CODE
for(size_t row = 0; row < MODEL_SIZE; row++) {
for (size_t col = 0; col < MODEL_SIZE; col++) {
if (instance->board[row][col] == model_state_none) {
return 1;
}
}
}
// END-STUDENTS-TO-ADD-CODE
}
return 0;
}
// public API function which is documented in the header file.
int model_move(model_t *instance, model_pos_t pos, model_state_t state)
{
assert(instance);
assert_pos(pos);
if (model_get_state(instance, pos) == model_state_none && model_can_move(instance)) {
set_state(instance, pos, state);
return 1;
}
return 0;
}

108
P05_TicTacToe/work/tic-tac-toe-solution/src/model.h Normal file
View File

@ -0,0 +1,108 @@
/**
* @file
* @brief MVC - Model instance
*/
#ifndef _MODEL_H_
#define _MODEL_H_
#include <stdlib.h>
#define MODEL_SIZE 3 ///< size of the game to avoid magic numbers in the code (not meant to modify)
/**
* @brief The position on the board.
*/
typedef struct {
size_t row; ///< The row (0-based).
size_t col; ///< The column (0-based).
} model_pos_t;
/**
* @brief Winner line direction - the winner line is given together with the start position.
*/
typedef enum {
model_dir_none, ///< no winner line
model_dir_h, ///< horizontal
model_dir_v, ///< vertical
model_dir_d, ///< diagonal
} model_dir_t;
/**
* @brief The Winner line (if any).
*/
typedef struct {
model_dir_t dir; ///< the winner line direction (if any)
model_pos_t start; ///< the start position of the winner line
} model_line_t;
/**
* @brief The state of a field.
*/
typedef enum {
model_state_none, ///< field available to play
model_state_a, ///< field already played
model_state_b, ///< field already played
} model_state_t;
/**
* @brief The instance type.
*/
typedef struct {
model_state_t board[MODEL_SIZE][MODEL_SIZE]; ///< the play board
} model_t;
/**
* @brief Convert to row and col to position.
* @param row [IN] position parameter
* @param col [IN] position parameter
* @return Returns the position given be row and col parameters.
*/
model_pos_t model_pos(size_t row, size_t col);
/**
* @brief Constructor: initialize the instance memory.
* @param instance [INOUT] The instance which holds the state.
*/
void model_init(model_t *instance);
/**
* @brief Queries the state of the given field.
* @param instance [INOUT] The instance which holds the state.
* @param pos [IN] The affected field.
* @return Returns the state of the field.
*/
model_state_t model_get_state(model_t *instance, model_pos_t pos);
/**
* @brief Queries the winner (if any).
* @param instance [INOUT] The instance which holds the state.
* @return Returns the wining player or model_state_none if no winner (yet).
*/
model_state_t model_get_winner(model_t *instance);
/**
* @brief Queries if a move is possible (i.e. not won yet and any field available?).
* @param instance [INOUT] The instance which holds the state.
* @return Returns 0 if no move possible, 1 otherwise.
*/
int model_can_move(model_t *instance);
/**
* @brief Do a move if possible.
* @param instance [INOUT] The instance which holds the state.
* @param pos [IN] The field to play.
* @param state [IN] The new state (only model_state_a and model_state_b allowed).
* @return Returns if the attempt to move was successful.
* @remark Does only succeed if not yet won and if the field is available.
*/
int model_move(model_t *instance, model_pos_t pos, model_state_t state);
/**
* @brief Gets the winner line (if any).
* @param instance [INOUT] The instance which holds the state.
* @returns The line which wins (if any).
* @remark The start position is 0/0, 1/0, 2/0 for horizontal, 0/0, 0/1, 0/2 for vertical, 0/0, 0/2 for diagonal.
*/
model_line_t model_get_win_line(model_t *instance);
#endif // _MODEL_H_

255
P05_TicTacToe/work/tic-tac-toe-solution/src/view.c Normal file
View File

@ -0,0 +1,255 @@
/**
* @file
* @brief Implementation
*/
#include "view.h"
#include "control.h"
#include <assert.h> // assert()
#include <stdio.h> // various i/o
#include <ctype.h> // isdigit()
#include <unistd.h> // STDIN_FILENO, isatty()
#include <termios.h> // tcgetattr(), tcsetattr()
#define EXIT '0' ///< the UI exit request
#define CLS "\033[2J" ///< ANSI termial CSI sequence for clear screen
#define AVAILABLE "\033[40m" ///< ANSI termial CSI sequence for available fields (black)
#define PLAYER_A "\033[42m" ///< ANSI termial CSI sequence for one player (green)
#define PLAYER_B "\033[41m" ///< ANSI termial CSI sequence for the other player (red)
#define GAP "\033[47m" ///< ANSI termial CSI sequence for boarder (white)
#define RESET "\033[0m" ///< ANSI termial CSI sequence to reset all settings
#define CELL_WIDTH 10 ///< rendering parameter: columns per cell
#define CELL_HEIGHT 5 ///< rendering parameter: rows per cell
#define GAP_WIDTH 4 ///< rendering parameter: columns per border
#define GAP_HEIGHT 2 ///< rendering parameter: rows per boarder
#define SIZE 3 ///< size of the game to avoid magic numbers in the code (not meant to modify)
#define CELLS (SIZE * SIZE) ///< size of the game to avoid magic numbers in the code (not meant to modify)
/**
* @brief Position the cursor for further output.
* @param row [IN] position parameter
* @param col [IN] position parameter
*/
static void goto_pos(size_t row, size_t col)
{
printf("\033[%zd;%zdH", row, col);
}
/**
* @brief Displays a sequence of spaces at the given position in the given background color.
* @param row [IN] position parameter
* @param col [IN] position parameter
* @param width [IN] how many spaces to write
* @param color [IN] the format string before writing the spaces (intent: background color)
* @remark After writing the spaces, the format is reset.
*/
static size_t show_bar(size_t row, size_t col, size_t width, const char* color)
{
goto_pos(row, col);
printf("%s", color);
for(size_t col = 0; col < width; col++) {
putchar(' ');
}
printf(RESET);
return col + width;
}
/**
* @brief Displays a horizontal border over the whole board width.
* @param row [IN] position parameter
* @param col [IN] position parameter
*/
static size_t show_h_gap(size_t row, size_t col) {
for(size_t i = 0; i < GAP_HEIGHT; i++) {
show_bar(row+i, col, GAP_WIDTH + CELL_WIDTH + GAP_WIDTH, GAP);
}
return row + GAP_HEIGHT;
}
/**
* @brief Writes for the call at position y/x the given number with the given background color.
* @param y [IN] position parameter: the upper left row of the cell
* @param x [IN] position parameter: the upper left column of the cell
* @param n [IN] the number to write as text
* @param color [IN] the format string before writing the text (intent: background color)
* @remark After writing the number, the format is reset.
*/
static void show_cell_nr(size_t y, size_t x, size_t n, const char *color)
{
size_t cy = (y + y + CELL_HEIGHT)/2;
size_t cx = (x + x + CELL_WIDTH - 2)/2;
goto_pos(cy, cx);
printf("%s", color);
printf("%2zd", n);
printf(RESET);
}
/**
* @brief Renders the given cell with the given background color, including the surrounding border.
* @param n [IN] the cell number (0...CELLS-1)
* @param color [IN] the format string for the cell content (intent: background color)
* @remark After writing the number, the format is reset.
*/
static void show_cell(size_t n, const char *color)
{
// goto upper-left corner of a cell (the cell starts with an upper and left gap)
size_t y = 1 + n / SIZE * (GAP_HEIGHT + CELL_HEIGHT);
size_t x = 1 + n % SIZE * (GAP_WIDTH + CELL_WIDTH);
size_t row = show_h_gap(y, x);
for(size_t i = 0; i < CELL_HEIGHT; i++) {
size_t col = x;
col = show_bar(row, col, GAP_WIDTH, GAP);
col = show_bar(row, col, CELL_WIDTH, color);
col = show_bar(row, col, GAP_WIDTH, GAP);
row++;
}
row = show_h_gap(row, x);
show_cell_nr(y + GAP_HEIGHT, x + GAP_WIDTH, n + 1, color);
goto_pos(row, 0);
}
/**
* @brief Renders the given player's name in the given background color.
* @param player [IN] the player to render (select the background color and the name of the player
* @remark After writing the content, the format is reset.
*/
static void print_player(control_player_t player)
{
switch(player) {
case control_player_a:
printf(PLAYER_A);
printf("Player A");
printf(RESET);
break;
case control_player_b:
printf(PLAYER_B);
printf("Player B");
printf(RESET);
break;
default:
printf(RESET);
printf("none");
break;
}
}
/**
* @brief Displays a label followed by the given player.
* @param row [IN] position parameter
* @param col [IN] position parameter
* @param label [IN] the profixing label
* @param player [IN] the player to display
*/
static void show_player(size_t row, size_t col, const char *label, control_player_t player)
{
goto_pos(row, col);
printf(RESET);
col += printf("%s", label);
goto_pos(row, col);
print_player(player);
}
/**
* @brief Renders the winner and the next player.
* @param winner [IN] the winning player (if any)
* @param next [IN] the next player (if any)
*/
static void show_status(control_player_t winner, control_player_t next)
{
size_t y = GAP_HEIGHT;
size_t x = SIZE * (GAP_WIDTH + CELL_WIDTH) + GAP_WIDTH + GAP_WIDTH;
size_t row = y;
size_t col = x;
show_player(row, col, "Winner is: ", winner);
row += 2;
show_player(row, col, "Next player is: ", next);
row += 2;
row += 2;
goto_pos(row, col);
printf("0: exit");
row += 2;
goto_pos(row, col);
printf("1..9: play field");
}
/**
* @brief Renders the board from the status given by the control instance.
* @param instance [IN] the instance which holds the control instance
*/
static void show(view_t *instance)
{
assert(instance);
assert(instance->control);
puts(CLS);
show_status(control_get_winner(instance->control), control_get_player(instance->control));
for(size_t i = 0; i < CELLS; i++) {
const char *color = AVAILABLE;
switch(control_get_state(instance->control, i+1)) {
case control_player_a:
color = PLAYER_A;
break;
case control_player_b:
color = PLAYER_B;
break;
default:
break;
}
show_cell(i, color);
}
}
/**
* @brief Processes the input and dsiplays the result.
* @param the instance which holds the control instance
*/
static void notifier_loop(view_t *instance)
{
show(instance);
int c = getchar();
while(c != EOF && c != EXIT) {
if (isdigit(c)) {
control_move(instance->control, c-'0');
}
show(instance);
c = getchar();
}
}
// public API function which is documented in the header file.
void view_init(view_t *instance, control_t *control)
{
assert(instance);
assert(control);
instance->control = control;
}
// public API function which is documented in the header file.
void view_run(view_t *instance)
{
if (isatty(STDIN_FILENO)) { // in case of an interactive terminal, the exhoing and buffering is disabled
// declare non POSIX function, which is available in glibc, but not in strinct C99 mode
void cfmakeraw(struct termios *termios_p);
// replace original tty IO state...
struct termios orig;
struct termios raw;
cfmakeraw(&raw);
tcgetattr(STDIN_FILENO, &orig);
tcsetattr(STDIN_FILENO, TCSANOW, &raw);
// ...do the work...
notifier_loop(instance);
// ...and finalle restore original tty IO state
tcsetattr(STDIN_FILENO, TCSANOW, &orig);
} else { // if not an interactive terminal, no tweaking with IO is done
notifier_loop(instance);
}
}

31
P05_TicTacToe/work/tic-tac-toe-solution/src/view.h Normal file
View File

@ -0,0 +1,31 @@
/**
* @file
* @brief MVC - View instance
*/
#ifndef _VIEW_H_
#define _VIEW_H_
#include "control.h"
/**
* @brief The instance type.
*/
typedef struct {
control_t *control; ///< the instance knows of the control instance
} view_t;
/**
* @brief Constructor: initialize the instance memory.
* @param instance [INOUT] The instance which holds the state.
* @param control [IN] Dependency Injection of the control instance.
*/
void view_init(view_t *instance, control_t *control);
/**
* @brief Starts the notifyer loop: accepts input and displays the results.
* @param instance [INOUT] The instance which holds the state.
* @remark Does only return when termination is requested through the UI.
*/
void view_run(view_t *instance);
#endif // _VIEW_H_

445
P05_TicTacToe/work/tic-tac-toe-solution/tests/tests.c Normal file
View File

@ -0,0 +1,445 @@
/* ----------------------------------------------------------------------------
* -- _____ ______ _____ -
* -- |_ _| | ____|/ ____| -
* -- | | _ __ | |__ | (___ Institute of Embedded Systems -
* -- | | | '_ \| __| \___ \ Zuercher Hochschule Winterthur -
* -- _| |_| | | | |____ ____) | (University of Applied Sciences) -
* -- |_____|_| |_|______|_____/ 8401 Winterthur, Switzerland -
* ----------------------------------------------------------------------------
*/
/**
* @file
* @brief Test suite for the given package.
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/wait.h>
#include <time.h>
#include <assert.h>
#include <CUnit/Basic.h>
#include "test_utils.h"
#include "model.h"
#ifndef TARGET // must be given by the make file --> see test target
#error missing TARGET define
#endif
/// @brief alias for EXIT_SUCCESS
#define OK EXIT_SUCCESS
/// @brief alias for EXIT_FAILURE
#define FAIL EXIT_FAILURE
/// @brief The name of the STDOUT text file.
#define OUTFILE "stdout.txt"
/// @brief The name of the STDERR text file.
#define ERRFILE "stderr.txt"
#define TRACE_INDENT "\n " ///< allow for better stdout formatting in case of error
// setup & cleanup
static int setup(void)
{
remove_file_if_exists(OUTFILE);
remove_file_if_exists(ERRFILE);
return 0; // success
}
static int teardown(void)
{
// Do nothing.
// Especially: do not remove result files - they are removed in int setup(void) *before* running a test.
return 0; // success
}
// test utils
static void init_model(model_t *instance, int act)
{
if (act) printf(TRACE_INDENT "init_model:... ");
model_init(instance);
for(size_t row = 0; row < MODEL_SIZE; row++) {
for(size_t col = 0; col < MODEL_SIZE; col++) {
if (act) printf("%zd/%zd ", row, col);
CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(instance->board[row][col], model_state_none);
}
}
if (act) printf(TRACE_INDENT);
}
static void print_board(model_state_t board[MODEL_SIZE][MODEL_SIZE])
{
for(size_t row = 0; row < MODEL_SIZE; row++) {
printf("{ ");
for(size_t col = 0; col < MODEL_SIZE; col++) {
printf("%d ", board[row][col]);
}
printf("} ");
}
}
// tests
static void test_model_init(void)
{
// check void model_init(model_t *instance);
// arrange
model_t model;
// act & assert
init_model(&model, 1);
}
static void test_model_get_state(void)
{
// check: model_state_t model_get_state(model_t *instance, model_pos_t pos);
{
// arrange
model_t model;
init_model(&model, 0);
// act & assert
printf(TRACE_INDENT "initial state:... ");
print_board(model.board);
for(size_t row = 0; row < MODEL_SIZE; row++) {
for(size_t col = 0; col < MODEL_SIZE; col++) {
printf("%zd/%zd ", row, col);
CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(model_get_state(&model, model_pos(row, col)), model_state_none);
}
}
}
{
// arrange
static const model_state_t board[MODEL_SIZE][MODEL_SIZE] = {
{ model_state_none, model_state_a, model_state_b },
{ model_state_a, model_state_b, model_state_none },
{ model_state_b, model_state_none, model_state_a },
};
model_t model;
init_model(&model, 0);
memcpy(model.board, board, sizeof(board));
// act & assert
printf(TRACE_INDENT "modified state:... ");
print_board(model.board);
for(size_t row = 0; row < MODEL_SIZE; row++) {
for(size_t col = 0; col < MODEL_SIZE; col++) {
printf("%zd/%zd ", row, col);
CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(model_get_state(&model, model_pos(row, col)), board[row][col]);
}
}
}
printf(TRACE_INDENT);
}
static void test_model_get_winner(void)
{
// check: model_state_t model_get_winner(model_t *instance);
{
// arrange
model_t model;
init_model(&model, 0);
// act & assert
printf(TRACE_INDENT "initial no winner:... ");
print_board(model.board);
CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(model_get_winner(&model), model_state_none);
}
{
// arrange
static const model_state_t board[MODEL_SIZE][MODEL_SIZE] = {
{ model_state_none, model_state_a, model_state_b },
{ model_state_a, model_state_b, model_state_none },
{ model_state_b, model_state_none, model_state_a },
};
model_t model;
init_model(&model, 0);
memcpy(model.board, board, sizeof(board));
// act & assert
printf(TRACE_INDENT "winner:... ");
print_board(model.board);
CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(model_get_winner(&model), model_state_b);
}
printf(TRACE_INDENT);
}
static void test_model_can_move(void)
{
// check: int model_can_move(model_t *instance);
{
// arrange
model_t model;
init_model(&model, 0);
// act & assert
printf(TRACE_INDENT "initial can move:... ");
print_board(model.board);
CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(model_can_move(&model), 1);
}
{
// arrange
static const model_state_t board[MODEL_SIZE][MODEL_SIZE] = {
{ model_state_none, model_state_a, model_state_a },
{ model_state_a, model_state_b, model_state_none },
{ model_state_b, model_state_none, model_state_b },
};
model_t model;
init_model(&model, 0);
memcpy(model.board, board, sizeof(board));
// act & assert
printf(TRACE_INDENT "can move while not yet done nor win:... ");
print_board(model.board);
CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(model_can_move(&model), 1);
}
{
// arrange
static const model_state_t board[MODEL_SIZE][MODEL_SIZE] = {
{ model_state_none, model_state_a, model_state_b },
{ model_state_a, model_state_b, model_state_none },
{ model_state_b, model_state_none, model_state_a },
};
model_t model;
init_model(&model, 0);
memcpy(model.board, board, sizeof(board));
// act & assert
printf(TRACE_INDENT "cannot move after win:... ");
print_board(model.board);
CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(model_can_move(&model), 0);
}
{
// arrange
static const model_state_t board[MODEL_SIZE][MODEL_SIZE] = {
{ model_state_b, model_state_a, model_state_a },
{ model_state_a, model_state_b, model_state_b },
{ model_state_b, model_state_a, model_state_a },
};
model_t model;
init_model(&model, 0);
memcpy(model.board, board, sizeof(board));
// act & assert
printf(TRACE_INDENT "cannot move when all done:... ");
print_board(model.board);
CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(model_can_move(&model), 0);
}
printf(TRACE_INDENT);
}
static void test_model_move(void)
{
// check: int model_move(model_t *instance, model_pos_t pos, model_state_t state);
{
// arrange
model_t model;
init_model(&model, 0);
// act & assert
printf(TRACE_INDENT "initial move:... ");
print_board(model.board);
model_pos_t pos_a = model_pos(0, 0);
printf("%zd/%zd ", pos_a.row, pos_a.col);
CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(model_move(&model, pos_a, model_state_a), 1);
CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(model_move(&model, pos_a, model_state_a), 0);
CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(model_move(&model, pos_a, model_state_b), 0);
model_pos_t pos_b = model_pos(2, 2);
printf("%zd/%zd ", pos_b.row, pos_b.col);
CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(model_move(&model, pos_b, model_state_b), 1);
CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(model_move(&model, pos_b, model_state_b), 0);
CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(model_move(&model, pos_b, model_state_a), 0);
}
{
// arrange
static const model_state_t board[MODEL_SIZE][MODEL_SIZE] = {
{ model_state_none, model_state_a, model_state_a },
{ model_state_a, model_state_b, model_state_none },
{ model_state_b, model_state_none, model_state_b },
};
model_t model;
init_model(&model, 0);
memcpy(model.board, board, sizeof(board));
// act & assert
printf(TRACE_INDENT "can move while not yet done nor win:... ");
print_board(model.board);
model_pos_t pos = model_pos(2, 1);
CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(model_move(&model, pos, model_state_a), 1);
CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(model_move(&model, pos, model_state_a), 0);
CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(model_move(&model, pos, model_state_b), 0);
}
{
// arrange
static const model_state_t board[MODEL_SIZE][MODEL_SIZE] = {
{ model_state_none, model_state_a, model_state_b },
{ model_state_a, model_state_b, model_state_none },
{ model_state_b, model_state_none, model_state_a },
};
model_t model;
init_model(&model, 0);
memcpy(model.board, board, sizeof(board));
// act & assert
printf(TRACE_INDENT "cannot move after win:... ");
print_board(model.board);
model_pos_t pos = model_pos(2, 1);
CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(model_move(&model, pos, model_state_a), 0);
CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(model_move(&model, pos, model_state_b), 0);
}
{
// arrange
static const model_state_t board[MODEL_SIZE][MODEL_SIZE] = {
{ model_state_b, model_state_a, model_state_a },
{ model_state_a, model_state_b, model_state_b },
{ model_state_b, model_state_a, model_state_a },
};
model_t model;
init_model(&model, 0);
memcpy(model.board, board, sizeof(board));
// act & assert
printf(TRACE_INDENT "cannot move when all done:... ");
print_board(model.board);
for(size_t row = 0; row < MODEL_SIZE; row++) {
for(size_t col = 0; col < MODEL_SIZE; col++) {
model_pos_t pos = model_pos(row, col);
printf("%zd/%zd ", row, col);
CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(model_move(&model, pos, model_state_a), 0);
CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(model_move(&model, pos, model_state_b), 0);
}
}
CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(model_can_move(&model), 0);
}
printf(TRACE_INDENT);
}
static void test_model_get_win_line(void)
{
// check: model_line_t model_get_win_line(model_t *instance);
{
// arrange
model_t model;
init_model(&model, 0);
// act & assert
printf(TRACE_INDENT "initial no winner:... ");
print_board(model.board);
model_line_t no_win = model_get_win_line(&model);
CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(no_win.dir, model_dir_none);
}
{
// arrange
static const model_state_t board[MODEL_SIZE][MODEL_SIZE] = {
{ model_state_none, model_state_a, model_state_a },
{ model_state_a, model_state_b, model_state_none },
{ model_state_b, model_state_none, model_state_b },
};
model_t model;
init_model(&model, 0);
memcpy(model.board, board, sizeof(board));
// act & assert
printf(TRACE_INDENT "no winner while not yet done nor win:... ");
print_board(model.board);
model_line_t no_win = model_get_win_line(&model);
CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(no_win.dir, model_dir_none);
}
{
// arrange
static const model_state_t board[MODEL_SIZE][MODEL_SIZE] = {
{ model_state_b, model_state_a, model_state_a },
{ model_state_a, model_state_b, model_state_b },
{ model_state_b, model_state_a, model_state_a },
};
model_t model;
init_model(&model, 0);
memcpy(model.board, board, sizeof(board));
// act & assert
printf(TRACE_INDENT "no winner when all done:... ");
print_board(model.board);
model_line_t no_win = model_get_win_line(&model);
CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(no_win.dir, model_dir_none);
}
{
for(size_t row = 0; row < MODEL_SIZE; row++) {
// arrange
model_t model;
init_model(&model, 0);
for(size_t col = 0; col < MODEL_SIZE; col++) {
CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(model_move(&model, model_pos(row, col), model_state_a), 1);
}
// act & assert
printf(TRACE_INDENT "row winner:... ");
print_board(model.board);
model_line_t win = model_get_win_line(&model);
CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(win.dir, model_dir_h);
CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(win.start.row, row);
CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(win.start.col, 0);
}
}
{
for(size_t col = 0; col < MODEL_SIZE; col++) {
// arrange
model_t model;
init_model(&model, 0);
for(size_t row = 0; row < MODEL_SIZE; row++) {
CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(model_move(&model, model_pos(row, col), model_state_a), 1);
}
// act & assert
printf(TRACE_INDENT "column winner:... ");
print_board(model.board);
model_line_t win = model_get_win_line(&model);
CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(win.dir, model_dir_v);
CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(win.start.row, 0);
CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(win.start.col, col);
}
}
{
printf(TRACE_INDENT "diagonal left-right winner:... ");
// arrange
model_t model;
init_model(&model, 0);
for(size_t i = 0; i < MODEL_SIZE; i++) {
CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(model_move(&model, model_pos(i, i), model_state_a), 1);
}
// act & assert
print_board(model.board);
model_line_t win = model_get_win_line(&model);
CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(win.dir, model_dir_d);
CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(win.start.row, 0);
CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(win.start.col, 0);
}
{
printf(TRACE_INDENT "diagonal right-left winner:... ");
// arrange
model_t model;
init_model(&model, 0);
for(size_t i = 0; i < MODEL_SIZE; i++) {
CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(model_move(&model, model_pos(MODEL_SIZE - 1 - i, i), model_state_a), 1);
}
// act & assert
print_board(model.board);
model_line_t win = model_get_win_line(&model);
CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(win.dir, model_dir_d);
CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(win.start.row, 0);
CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(win.start.col, MODEL_SIZE - 1);
}
printf(TRACE_INDENT);
}
/**
* @brief Registers and runs the tests.
* @returns success (0) or one of the CU_ErrorCode (>0)
*/
int main(void)
{
// setup, run, teardown
TestMainBasic("lab test", setup, teardown
, test_model_init
, test_model_get_state
, test_model_get_winner
, test_model_can_move
, test_model_move
, test_model_get_win_line
);
}

13
P06_Personen_Verwaltung_Linked_List/work/personen-verwaltung-solution/Makefile Normal file
View File

@ -0,0 +1,13 @@
SNP_SHARED_MAKEFILE := $(if $(SNP_SHARED_MAKEFILE),$(SNP_SHARED_MAKEFILE),"~/snp/shared.mk")
TARGET := bin/personen-verwaltung
# BEGIN-STUDENTS-TO-ADD-CODE
MODULES := src/person.c src/list.c
# END-STUDENTS-TO-ADD-CODE
SOURCES := src/main.c $(MODULES)
TSTSOURCES := tests/tests.c $(MODULES)
include $(SNP_SHARED_MAKEFILE)
# CFLAGS += -Werror

8
P06_Personen_Verwaltung_Linked_List/work/personen-verwaltung-solution/mainpage.dox Normal file
View File

@ -0,0 +1,8 @@
/**
* @mainpage SNP - P07 Linked List
*
* @section Purpose
*
* This is a lab on usage of arrays.
*
*/

103
P06_Personen_Verwaltung_Linked_List/work/personen-verwaltung-solution/src/list.c Normal file
View File

@ -0,0 +1,103 @@
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
#include "list.h"
static node_t anchor;
static int is_anchor(const node_t *node)
{
return node == &anchor;
}
static void remove_next(node_t *at)
{
assert(at);
assert(at->next);
if (!is_anchor(at->next)) {
node_t *next = at->next->next;
free(at->next);
at->next = next;
}
}
static node_t *find_insert(const person_t *p)
{
assert(p);
node_t *last = &anchor;
for(node_t *n = anchor.next; !is_anchor(n); last = n, n = n->next) {
int res = person_compare(&(n->content), p);
if (res == 0) {
return NULL; // *** EARLY RETURN ***// // already part of the list
} else if (res > 0) {
break; // the predecessor is the insert point
}
}
return last;
}
static node_t *find_remove(const person_t *p)
{
assert(p);
node_t *last = &anchor;
for(node_t *n = anchor.next; !is_anchor(n); last = n, n = n->next) {
int res = person_compare(&(n->content), p);
if (res == 0) {
break; // the predecessor is the remove point
}
}
return is_anchor(last->next) ? NULL : last;
}
const node_t *list_anchor(void)
{
return &anchor;
}
const node_t *list_init()
{
anchor.next = &anchor;
return &anchor;
}
int list_insert(const person_t *p)
{
node_t *at = find_insert(p);
node_t *insert = NULL;
if (at) {
insert = malloc(sizeof(node_t));
if (insert) {
insert->content = *p;
insert->next = at->next;
at->next = insert;
}
}
return at && insert;
}
int list_remove(const person_t *p)
{
node_t *at = find_remove(p);
if (at) {
remove_next(at);
}
return at != NULL;
}
void list_clear(void)
{
node_t *n = &anchor;
do {
remove_next(n);
} while (!is_anchor(n->next));
}
void list_show(void)
{
node_t *n = &anchor;
do {
if (!is_anchor(n)) printf("%20s %20s %u\n", n->content.name, n->content.first_name, n->content.age);
n = n->next;
} while(!is_anchor(n));
}

17
P06_Personen_Verwaltung_Linked_List/work/personen-verwaltung-solution/src/list.h Normal file
View File

@ -0,0 +1,17 @@
#ifndef _LIST_H_
#define _LIST_H_
#include "person.h"
typedef struct node {
person_t content; // in diesem Knoten gespeicherte Person
struct node *next; // Pointer auf den nächsten Knoten in der Liste
} node_t;
const node_t *list_init();
int list_insert(const person_t *p);
int list_remove(const person_t *p);
void list_clear(void);
void list_show(void);
#endif // _LIST_H_

68
P06_Personen_Verwaltung_Linked_List/work/personen-verwaltung-solution/src/main.c Normal file
View File

@ -0,0 +1,68 @@
/* ----------------------------------------------------------------------------
* -- _____ ______ _____ -
* -- |_ _| | ____|/ ____| -
* -- | | _ __ | |__ | (___ Institute of Embedded Systems -
* -- | | | '_ \| __| \___ \ Zuercher Hochschule Winterthur -
* -- _| |_| | | | |____ ____) | (University of Applied Sciences) -
* -- |_____|_| |_|______|_____/ 8401 Winterthur, Switzerland -
* ----------------------------------------------------------------------------
*/
/**
* @file
* @brief Lab implementation
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "person.h"
#include "list.h"
/**
* @brief Main entry point.
* @param[in] argc The size of the argv array.
* @param[in] argv The command line arguments...
* @returns Returns EXIT_SUCCESS (=0) on success, EXIT_FAILURE (=1) there is an expression syntax error.
*/
int main(int argc, char* argv[])
{
// BEGIN-STUDENTS-TO-ADD-CODE
list_init();
person_t p;
int show_menu = 1;
while(1) {
if (show_menu) printf("I(nsert), R(emove), S(how), C(lear), E(nd)\n");
show_menu = 1;
int op = getchar();
switch(op) {
case 'I': case 'i':
if (!person_read(&p) || !list_insert(&p)) {
printf("failed to insert person\n");
}
break;
case 'R': case 'r':
if (!person_read(&p) || !list_remove(&p)) {
printf("failed to remove person\n");
}
break;
case 'S': case 's':
list_show();
break;
case 'C': case 'c':
list_clear();
break;
case EOF:
case 'E': case 'e':
return EXIT_SUCCESS; // *** EARLY RETURN *** //
break;
case ' ': case '\n':
show_menu = 0;
break;
default:
printf("Unknown command: %c\n", op);
break;
}
}
// END-STUDENTS-TO-ADD-CODE
return EXIT_SUCCESS;
}

22
P06_Personen_Verwaltung_Linked_List/work/personen-verwaltung-solution/src/person.c Normal file
View File

@ -0,0 +1,22 @@
#include <assert.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include "person.h"
int person_compare(const person_t *a, const person_t *b)
{
assert(a);
assert(b);
int res = strncmp(a->name, b->name, NAME_LEN);
if (res == 0) res = strncmp(a->first_name, b->first_name, NAME_LEN);
if (res == 0) res = a->age - b->age;
return res;
}
int person_read(person_t *p)
{
assert(p);
assert(NAME_LEN == 20);
return scanf("%19s %19s %u", p->name, p->first_name, &(p->age)) == 3;
}

26
P06_Personen_Verwaltung_Linked_List/work/personen-verwaltung-solution/src/person.h Normal file
View File

@ -0,0 +1,26 @@
#ifndef _PERSON_H_
#define _PERSON_H_
#define NAME_LEN 20
typedef struct {
char name[NAME_LEN];
char first_name[NAME_LEN];
unsigned int age;
} person_t;
/**
* @brief Compares two persons in this sequence: 1st=name, 2nd=first_name, 3rd=age
* @param a [IN] const reference to 1st person in the comparison
* @param b [IN] const reference to 2nd person in the comparison
* @return =0 if all record fields are the same
* >0 if all previous fields are the same, but for this field, a is greater
* <0 if all previous fields are the same, but for this field, b is greater
* @remark strncmp() is used for producing the result of string field comparisons
* @remark a->age – b->age is used for producing the result of age comparison
*/
int person_compare(const person_t *a, const person_t *b);
int person_read(person_t *p);
#endif // _PERSON_H_

299
P06_Personen_Verwaltung_Linked_List/work/personen-verwaltung-solution/tests/tests.c Normal file
View File

@ -0,0 +1,299 @@
/* ----------------------------------------------------------------------------
* -- _____ ______ _____ -
* -- |_ _| | ____|/ ____| -
* -- | | _ __ | |__ | (___ Institute of Embedded Systems -
* -- | | | '_ \| __| \___ \ Zuercher Hochschule Winterthur -
* -- _| |_| | | | |____ ____) | (University of Applied Sciences) -
* -- |_____|_| |_|______|_____/ 8401 Winterthur, Switzerland -
* ----------------------------------------------------------------------------
*/
/**
* @file
* @brief Test suite for the given package.
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/wait.h>
#include <time.h>
#include <assert.h>
#include <CUnit/Basic.h>
#include "test_utils.h"
#include "person.h"
#include "list.h"
#ifndef TARGET // must be given by the make file --> see test target
#error missing TARGET define
#endif
/// @brief alias for EXIT_SUCCESS
#define OK EXIT_SUCCESS
/// @brief alias for EXIT_FAILURE
#define FAIL EXIT_FAILURE
/// @brief The name of the STDOUT text file.
#define OUTFILE "stdout.txt"
/// @brief The name of the STDERR text file.
#define ERRFILE "stderr.txt"
#define TRACE_INDENT "\n " ///< allow for better stdout formatting in case of error
// setup & cleanup
static int setup(void)
{
remove_file_if_exists(OUTFILE);
remove_file_if_exists(ERRFILE);
return 0; // success
}
static int teardown(void)
{
// Do nothing.
// Especially: do not remove result files - they are removed in int setup(void) *before* running a test.
return 0; // success
}
// tests
static void test_person_compare(void)
{
// BEGIN-STUDENTS-TO-ADD-CODE
// arrange
person_t a = { "a", "a", 1 };
person_t b = { "a", "a", 2 };
person_t c = { "a", "b", 1 };
person_t d = { "a", "b", 2 };
person_t e = { "b", "a", 1 };
person_t f = { "b", "a", 2 };
person_t g = { "b", "b", 1 };
person_t h = { "b", "b", 2 };
// act & assert
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&a, &a) == 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&a, &b) < 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&a, &c) < 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&a, &d) < 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&a, &e) < 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&a, &f) < 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&a, &g) < 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&a, &h) < 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&b, &a) > 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&b, &b) == 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&b, &c) < 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&b, &d) < 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&b, &e) < 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&b, &f) < 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&b, &g) < 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&b, &h) < 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&c, &a) > 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&c, &b) > 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&c, &c) == 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&c, &d) < 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&c, &e) < 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&c, &f) < 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&c, &g) < 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&c, &h) < 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&d, &a) > 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&d, &b) > 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&d, &c) > 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&d, &d) == 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&d, &e) < 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&d, &f) < 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&d, &g) < 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&d, &h) < 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&e, &a) > 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&e, &b) > 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&e, &c) > 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&e, &d) > 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&e, &e) == 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&e, &f) < 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&e, &g) < 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&e, &h) < 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&f, &a) > 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&f, &b) > 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&f, &c) > 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&f, &d) > 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&f, &e) > 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&f, &f) == 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&f, &g) < 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&f, &h) < 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&g, &a) > 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&g, &b) > 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&g, &c) > 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&g, &d) > 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&g, &e) > 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&g, &f) > 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&g, &g) == 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&g, &h) < 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&h, &a) > 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&h, &b) > 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&h, &c) > 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&h, &d) > 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&h, &e) > 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&h, &f) > 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&h, &g) > 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&h, &h) == 0);
// END-STUDENTS-TO-ADD-CODE
}
static void test_list_insert(void)
{
// BEGIN-STUDENTS-TO-ADD-CODE
// arrange
const node_t *anchor = list_init();
CU_ASSERT_PTR_EQUAL(anchor, anchor->next);
// act & assert: insert one
person_t p1 = { "a", "b", 123 };
CU_ASSERT_TRUE(list_insert(&p1));
CU_ASSERT_PTR_NOT_EQUAL(anchor, anchor->next);
CU_ASSERT_PTR_EQUAL(anchor, anchor->next->next);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&(anchor->next->content), &p1) == 0);
// act & assert: insert a second after first
person_t p2 = { "a", "b", 124 };
CU_ASSERT_TRUE(list_insert(&p2));
CU_ASSERT_PTR_NOT_EQUAL(anchor, anchor->next);
CU_ASSERT_PTR_NOT_EQUAL(anchor, anchor->next->next);
CU_ASSERT_PTR_EQUAL(anchor, anchor->next->next->next);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&(anchor->next->content), &p1) == 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&(anchor->next->next->content), &p2) == 0);
// act & assert: insert a second before first
person_t p3 = { "a", "b", 122 };
CU_ASSERT_TRUE(list_insert(&p3));
CU_ASSERT_PTR_NOT_EQUAL(anchor, anchor->next);
CU_ASSERT_PTR_NOT_EQUAL(anchor, anchor->next->next);
CU_ASSERT_PTR_NOT_EQUAL(anchor, anchor->next->next->next);
CU_ASSERT_PTR_EQUAL(anchor, anchor->next->next->next->next);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&(anchor->next->content), &p3) == 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&(anchor->next->next->content), &p1) == 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&(anchor->next->next->next->content), &p2) == 0);
// act & assert: reject inserting same
CU_ASSERT_FALSE(list_insert(&p1));
// unchanged
CU_ASSERT_PTR_NOT_EQUAL(anchor, anchor->next);
CU_ASSERT_PTR_NOT_EQUAL(anchor, anchor->next->next);
CU_ASSERT_PTR_NOT_EQUAL(anchor, anchor->next->next->next);
CU_ASSERT_PTR_EQUAL(anchor, anchor->next->next->next->next);
// unchanged
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&(anchor->next->content), &p3) == 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&(anchor->next->next->content), &p1) == 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&(anchor->next->next->next->content), &p2) == 0);
// END-STUDENTS-TO-ADD-CODE
}
static void test_list_remove(void)
{
// BEGIN-STUDENTS-TO-ADD-CODE
// arrange
const node_t *anchor = list_init();
CU_ASSERT_PTR_EQUAL(anchor, anchor->next);
// act & assert: remove one
person_t p1 = { "a", "b", 123 };
CU_ASSERT_TRUE(list_insert(&p1));
CU_ASSERT_PTR_NOT_EQUAL(anchor, anchor->next);
CU_ASSERT_PTR_EQUAL(anchor, anchor->next->next);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&(anchor->next->content), &p1) == 0);
// remove same
CU_ASSERT_TRUE_FATAL(list_remove(&p1));
CU_ASSERT_PTR_EQUAL(anchor, anchor->next);
// act & assert: failed to remove
CU_ASSERT_TRUE(list_insert(&p1));
CU_ASSERT_PTR_NOT_EQUAL(anchor, anchor->next);
CU_ASSERT_PTR_EQUAL(anchor, anchor->next->next);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&(anchor->next->content), &p1) == 0);
// remove not found
person_t p2 = { "a", "b", 124 };
CU_ASSERT_FALSE_FATAL(list_remove(&p2));
// unchanged
CU_ASSERT_PTR_NOT_EQUAL(anchor, anchor->next);
CU_ASSERT_PTR_EQUAL(anchor, anchor->next->next);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&(anchor->next->content), &p1) == 0);
// act & assert: remove last
CU_ASSERT_TRUE(list_insert(&p2));
CU_ASSERT_PTR_NOT_EQUAL(anchor, anchor->next);
CU_ASSERT_PTR_NOT_EQUAL(anchor, anchor->next->next);
CU_ASSERT_PTR_EQUAL(anchor, anchor->next->next->next);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&(anchor->next->content), &p1) == 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&(anchor->next->next->content), &p2) == 0);
CU_ASSERT_TRUE_FATAL(list_remove(&p2));
CU_ASSERT_PTR_NOT_EQUAL(anchor, anchor->next);
CU_ASSERT_PTR_EQUAL(anchor, anchor->next->next);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&(anchor->next->content), &p1) == 0);
// act & assert: remove first
CU_ASSERT_TRUE(list_insert(&p2));
CU_ASSERT_PTR_NOT_EQUAL(anchor, anchor->next);
CU_ASSERT_PTR_NOT_EQUAL(anchor, anchor->next->next);
CU_ASSERT_PTR_EQUAL(anchor, anchor->next->next->next);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&(anchor->next->content), &p1) == 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&(anchor->next->next->content), &p2) == 0);
CU_ASSERT_TRUE_FATAL(list_remove(&p1));
CU_ASSERT_PTR_NOT_EQUAL(anchor, anchor->next);
CU_ASSERT_PTR_EQUAL(anchor, anchor->next->next);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&(anchor->next->content), &p2) == 0);
// END-STUDENTS-TO-ADD-CODE
}
static void test_list_clear(void)
{
// BEGIN-STUDENTS-TO-ADD-CODE
// arrange
const node_t *anchor = list_init();
CU_ASSERT_PTR_EQUAL(anchor, anchor->next);
// act & assert: empty list
list_clear();
CU_ASSERT_PTR_EQUAL(anchor, anchor->next);
// act & assert: clear list of one
person_t p1 = { "a", "b", 123 };
CU_ASSERT_TRUE(list_insert(&p1));
CU_ASSERT_PTR_NOT_EQUAL(anchor, anchor->next);
CU_ASSERT_PTR_EQUAL(anchor, anchor->next->next);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&(anchor->next->content), &p1) == 0);
list_clear();
CU_ASSERT_PTR_EQUAL(anchor, anchor->next);
// act & assert: clear list of two
person_t p2 = { "a", "b", 124 };
CU_ASSERT_TRUE(list_insert(&p1));
CU_ASSERT_TRUE(list_insert(&p2));
CU_ASSERT_PTR_NOT_EQUAL(anchor, anchor->next);
CU_ASSERT_PTR_NOT_EQUAL(anchor, anchor->next->next);
CU_ASSERT_PTR_EQUAL(anchor, anchor->next->next->next);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&(anchor->next->content), &p1) == 0);
CU_ASSERT_TRUE(person_compare(&(anchor->next->next->content), &p2) == 0);
list_clear();
CU_ASSERT_PTR_EQUAL(anchor, anchor->next);
// END-STUDENTS-TO-ADD-CODE
}
/**
* @brief Registers and runs the tests.
* @returns success (0) or one of the CU_ErrorCode (>0)
*/
int main(void)
{
// setup, run, teardown
TestMainBasic("lab test", setup, teardown
, test_person_compare
, test_list_insert
, test_list_remove
, test_list_clear
);
}

76
P07_Prozesse_und_Threads/Solution/A03.dot Normal file
View File

@ -0,0 +1,76 @@
digraph ProcessHierarchie {
P1[label="P01\nfork()"];
P11[label="P01\nfork()"];
P12[label="P02\nfork()"];
P111[label="P01\nfork()"];
P112[label="P03\nfork()"];
P121[label="P02\nfork()"];
P122[label="P04\nfork()"];
P1111[label="P01\nfork()"];
P1112[label="P05\nfork()"];
P1121[label="P03\nfork()"];
P1122[label="P06\nfork()"];
P1211[label="P02\nfork()"];
P1212[label="P07\nfork()"];
P1221[label="P04\nfork()"];
P1222[label="P08\nfork()"];
P11111[label="P01"];
P11112[label="P09"];
P11121[label="P05"];
P11122[label="P10"];
P11211[label="P03"];
P11212[label="P11"];
P11221[label="P06"];
P11222[label="P12"];
P12111[label="P02"];
P12112[label="P13"];
P12121[label="P07"];
P12122[label="P14"];
P12211[label="P04"];
P12212[label="P15"];
P12221[label="P08"];
P12222[label="P16"];
P1 -> P11
P1 -> P12
P11 -> P111
P11 -> P112
P12 -> P121
P12 -> P122
P111 -> P1111
P111 -> P1112
P112 -> P1121
P112 -> P1122
P121 -> P1211
P121 -> P1212
P122 -> P1221
P122 -> P1222
P1111 -> P11111
P1111 -> P11112
P1112 -> P11121
P1112 -> P11122
P1121 -> P11211
P1121 -> P11212
P1122 -> P11221
P1122 -> P11222
P1211 -> P12111
P1211 -> P12112
P1212 -> P12121
P1212 -> P12122
P1221 -> P12211
P1221 -> P12212
P1222 -> P12221
P1222 -> P12222
{ rank="same"; P11; P12; }
# { rank="same"; P1; P11; P111; P1111; P11111; }
}

BIN
P07_Prozesse_und_Threads/Solution/A03.png Normal file
View File

Binary file not shown.
Side by Side

After

Width:  |  Height:  |  Size: 77 KiB

BIN
P07_Prozesse_und_Threads/Solution/P09_1_Prozesse_und_Threads-Kommentiert.docx Normal file
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Binary file not shown.

BIN
P07_Prozesse_und_Threads/Solution/P09_1_Prozesse_und_Threads-Kommentiert.pdf Normal file
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Binary file not shown.

BIN
P07_Prozesse_und_Threads/Solution/P09_2_Dämon_Prozesse-Kommentiert.docx Normal file
View File

Binary file not shown.

BIN
P07_Prozesse_und_Threads/Solution/P09_2_Dämon_Prozesse-Kommentiert.pdf Normal file
View File

Binary file not shown.

BIN
P07_Prozesse_und_Threads/SolutionFromBSYDonn20210513/ProcThreadsLsg.pdf Normal file
View File

Binary file not shown.

BIN
P08_Sync/SolutionFromBSYDonn20210513/SyncLsg.tar.gz Normal file
View File

Binary file not shown.

34
P09_File_Operations/README.md Normal file
View File

@ -0,0 +1,34 @@
# 09 - File Operations
___
___
## 1. Übersicht
___
## 2. Lernziele
___
## 3. Aufgabe 1:
___
## 4. Bewertung
Die gegebenenfalls gestellten Theorieaufgaben und der funktionierende Programmcode müssen der Praktikumsbetreuung gezeigt werden. Die Lösungen müssen mündlich erklärt werden.
| Aufgabe | Kriterium | Punkte |
| :-- | :-- | :-- |
| | Sie können das funktionierende Programm inklusive funktionierende Tests demonstrieren und erklären. | |
| 1 | - | - |
___
Version: 16.02.2022

31
P10_IPC/README.md Normal file
View File

@ -0,0 +1,31 @@
# 10 - IPC
___
## 1. Übersicht
___
## 2. Lernziele
___
## 3. Aufgabe 1:
___
## 4. Bewertung
Die gegebenenfalls gestellten Theorieaufgaben und der funktionierende Programmcode müssen der Praktikumsbetreuung gezeigt werden. Die Lösungen müssen mündlich erklärt werden.
| Aufgabe | Kriterium | Punkte |
| :-- | :-- | :-- |
| | Sie können das funktionierende Programm inklusive funktionierende Tests demonstrieren und erklären. | |
| 1 | - | - |
___
Version: 16.02.2022

10
README.md
View File

@ -1,10 +1,8 @@
# SNP - Laboratory Planning # SNP - Praktika
<img align="right" title="zhaw.ch" width="176" height="92" src="en-zhaw-ines-rgb.png"> <img align="right" title="zhaw.ch" width="176" height="92" src="en-zhaw-ines-rgb.png">
### Description
TODO
### Views ### Übersicht
[Github-Pages](https://github.zhaw.ch/pages/SNP/snp/) [Online Beschreibungen der Praktika und Aufgaben](https://github.zhaw.ch/pages/SNP/snp-lab-code/)
[.pdf](https://github.zhaw.ch/SNP/snp-lab-code/blob/master/main.pdf) [Praktika.pdf](https://github.zhaw.ch/SNP/snp-lab-code/blob/master/build/latex/main.pdf)

4
build/html/.buildinfo Normal file
View File

@ -0,0 +1,4 @@
# Sphinx build info version 1
# This file hashes the configuration used when building these files. When it is not found, a full rebuild will be done.
config: 5c323e642e12d9fbf3c26fc7fc5af7e8
tags: 645f666f9bcd5a90fca523b33c5a78b7

0
build/html/.nojekyll Normal file
View File

215
build/html/P01_Erste_Schritte_mit_C/README.html Normal file
View File

@ -0,0 +1,215 @@
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="utf-8" />
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0" /><meta name="generator" content="Docutils 0.17.1: http://docutils.sourceforge.net/" />
<title>01 - Erste Schritte mit C &#8212; SNP Labs documentation</title>
<link rel="stylesheet" type="text/css" href="../_static/pygments.css" />
<link rel="stylesheet" type="text/css" href="../_static/alabaster.css" />
<script data-url_root="../" id="documentation_options" src="../_static/documentation_options.js"></script>
<script src="../_static/jquery.js"></script>
<script src="../_static/underscore.js"></script>
<script src="../_static/doctools.js"></script>
<link rel="index" title="Index" href="../genindex.html" />
<link rel="search" title="Search" href="../search.html" />
<link rel="next" title="02: Funktionen, Datentyp “enum”" href="../P02_Funktionen_Datentyp_enum/README.html" />
<link rel="prev" title="SNP Laboratories" href="../index.html" />
<link rel="stylesheet" href="../_static/custom.css" type="text/css" />
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=0.9, maximum-scale=0.9" />
</head><body>
<div class="document">
<div class="documentwrapper">
<div class="bodywrapper">
<div class="body" role="main">
<section class="tex2jax_ignore mathjax_ignore" id="erste-schritte-mit-c">
<h1>01 - Erste Schritte mit C<a class="headerlink" href="#erste-schritte-mit-c" title="Permalink to this headline"></a></h1>
<hr class="docutils" />
<section id="ubersicht">
<h2>1. Übersicht<a class="headerlink" href="#ubersicht" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>In diesem Praktikum erstellen Sie mehrere kleine C-Programme, in denen Sie Input- und Output-Funktionen der C Standard Library verwenden.</p>
<p>Arbeiten Sie in Zweiergruppen und diskutieren Sie ihre Lösungsansätze miteinander, bevor Sie diese umsetzen.</p>
<p>Bevor Sie mit den Programmieraufgaben beginnen, setzen Sie eine virtuelle Maschine mit der vorbereiteten Praktikumsumgebung auf.</p>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="lernziele">
<h2>2. Lernziele<a class="headerlink" href="#lernziele" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>In diesem Praktikum schreiben Sie selbst von Grund auf einige einfache C-Programme und wenden verschiedene Kontrollstrukturen an.</p>
<ul class="simple">
<li><p>Sie können mit <em>#include</em> Funktionen der C Standard Library einbinden</p></li>
<li><p>Sie können mit <em>#define</em> Macros definieren und diese anwenden</p></li>
<li><p>Sie wenden die <em>Input-</em> und <em>Output-Funktionen</em> von C an, um Tastatur-Input einzulesen und formatierte Ausgaben zu machen.</p></li>
<li><p>Sie verwenden die Kommandozeile, um ihren Sourcecode in ein ausführbares Programm umzuwandeln.</p></li>
<li><p>Sie wenden for-und while-Loops sowie if-then-else-Verzweigungen an.</p></li>
<li><p>Sie setzen eine Programmieraufgabe selbständig in ein funktionierendes Programm um.</p></li>
</ul>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="aufgabe-1-virtuelle-maschine">
<h2>3. Aufgabe 1: virtuelle Maschine<a class="headerlink" href="#aufgabe-1-virtuelle-maschine" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>Im Moodle-Kurs “Systemnahe Programmierung” finden Sie unter “Praktika” eine Installationsanleitung für die virtuelle Maschine, die wir Ihnen zur Verfügung stellen. Die virtuelle Maschine enthält ein Ubuntu Linux-Betriebssystem und die für das Praktikum benötigten Frameworks.</p>
<p>Folgen sie der Anleitung, um die virtuelle Maschine auf ihrem Rechner zu installieren.</p>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="aufgabe-2-hello-world">
<h2>4. Aufgabe 2: Hello World<a class="headerlink" href="#aufgabe-2-hello-world" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>Schreiben Sie ein C-Programm, das “Hello World” auf die Standardausgabe schreibt. Verwenden Sie die printf-Funktion aus der Standard Library. In den Vorlesungsfolien finden Sie bei Bedarf eine Vorlage.</p>
<p>Erstellen sie das Source-File mit einem beliebigen Editor, sie benötigen nicht unbedingt eine IDE. Speichern Sie das Source-File mit der Endung <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">.c</span></code>.</p>
<p>Um ihr Source-File zu kompilieren, verwenden Sie den GNU Compiler auf der Kommandozeile:</p>
<div class="highlight-sh notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>$&gt; gcc hello.c
</pre></div>
</div>
<p>Der Compiler übersetzt ihr Programm in eine ausführbare Datei <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">a.out</span></code>, die Sie mit</p>
<div class="highlight-sh notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>$&gt; ./a.out
</pre></div>
</div>
<p>ausführen können. Sie können den Namen der ausführbaren Datei wählen, indem Sie die Option <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">-o</span></code> verwenden:</p>
<div class="highlight-sh notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>$&gt; gcc hello.c -o hello
</pre></div>
</div>
<p>erzeugt die ausführbare Datei <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">hello</span></code>.</p>
<p>Verwenden Sie die Option <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">-Wall</span></code>, um alle Warnungen des Compilers auszugeben. Dies weist Sie auf allfällige Programmierfehler hin.</p>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="aufgabe-3-tabellenausgabe">
<h2>5. Aufgabe 3: Tabellenausgabe<a class="headerlink" href="#aufgabe-3-tabellenausgabe" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>Schreiben Sie ein Programm in C, das von <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">stdin</span></code> einen Umrechnungsfaktor zwischen CHF und Bitcoin einliest und danach eine Tabelle von Franken- und Bitcoin-Beträgen ausgibt. Die Tabelle soll sauber formatiert sein, z.B. so:</p>
<div class="highlight-default notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="n">Enter</span> <span class="n">conversion</span> <span class="n">rate</span> <span class="p">(</span><span class="mf">1.00</span> <span class="n">BTC</span> <span class="o">-&gt;</span> <span class="n">CHF</span><span class="p">):</span> <span class="mf">43158.47</span>
<span class="mi">200</span> <span class="n">CHF</span> <span class="o">&lt;--&gt;</span> <span class="mf">0.00463</span> <span class="n">BTC</span>
<span class="mi">400</span> <span class="n">CHF</span> <span class="o">&lt;--&gt;</span> <span class="mf">0.00927</span> <span class="n">BTC</span>
<span class="mi">600</span> <span class="n">CHF</span> <span class="o">&lt;--&gt;</span> <span class="mf">0.01390</span> <span class="n">BTC</span>
<span class="mi">800</span> <span class="n">CHF</span> <span class="o">&lt;--&gt;</span> <span class="mf">0.01854</span> <span class="n">BTC</span>
<span class="mi">1000</span> <span class="n">CHF</span> <span class="o">&lt;--&gt;</span> <span class="mf">0.02317</span> <span class="n">BTC</span>
<span class="mi">1200</span> <span class="n">CHF</span> <span class="o">&lt;--&gt;</span> <span class="mf">0.02780</span> <span class="n">BTC</span>
<span class="mi">1400</span> <span class="n">CHF</span> <span class="o">&lt;--&gt;</span> <span class="mf">0.03244</span> <span class="n">BTC</span>
<span class="mi">1600</span> <span class="n">CHF</span> <span class="o">&lt;--&gt;</span> <span class="mf">0.03707</span> <span class="n">BTC</span>
</pre></div>
</div>
<ul class="simple">
<li><p>Verwenden Sie eine Schleife und die <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">printf</span></code>-Funktion für die Tabellenausgabe</p></li>
<li><p>Definieren Sie ein Makro <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">NUM_ROWS</span></code>, um an zentraler Stelle im Source-Code zu definieren, wie viele Einträge die Tabelle in der Ausgabe haben soll.</p></li>
<li><p>Lesen Sie den Umrechnungsfaktor mit der <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">scanf</span></code>-Funktion als <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">double</span></code> von der Kommandozeile ein.</p></li>
</ul>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="aufgabe-4-zeichen-und-worter-zahlen">
<h2>6. Aufgabe 4: Zeichen und Wörter zählen<a class="headerlink" href="#aufgabe-4-zeichen-und-worter-zahlen" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>Schreiben Sie ein C-Programm, welches die Zeichen und Wörter einer mit der Tastatur eingegebenen Zeile zählt. Wortzwischenräume sind entweder Leerzeichen (’ ‘) oder Tabulatoren (‘\t’). Die Eingabe der Zeile mit einem newline-character (‘\n’) abgeschlossen. Danach soll ihr Programm die Anzahl Zeichen und die Anzahl Wörter ausgeben und terminieren.</p>
<ul class="simple">
<li><p>Verwenden Sie die <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">char</span> <span class="pre">getchar(void)</span></code> Funktion aus der <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">stdio.h</span></code> Library, um die Zeichen einzeln einzulesen. Die Funktion <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">getchar</span></code> kehrt nicht gleich bei Eingabe des ersten Zeichens zurück, sondern puffert die Daten, bis die Eingabe einer kompletten Zeile mit Return abgeschlossen wird. Dann wird das erste Zeichen aus dem Puffer zurückgegeben und mit weiteren Aufrufen von getchar können die nachfolgenden Zeichen aus dem Puffer gelesen werden. Gibt <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">getchar</span></code> das Zeichen <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">\n</span></code> zurück, ist die Zeile komplett zurückgegeben und der Puffer ist wieder leer.</p></li>
<li><p>Setzen Sie eine Schleife ein, die beim Zeichen ‘\n’ terminiert.</p></li>
<li><p>Benutzen Sie if-then-else-Strukturen um die Wörter zu zählen.</p></li>
</ul>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="bewertung">
<h2>7. Bewertung<a class="headerlink" href="#bewertung" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>Die gegebenenfalls gestellten Theorieaufgaben und der funktionierende Programmcode müssen der Praktikumsbetreuung gezeigt werden. Die Lösungen müssen mündlich erklärt werden.</p>
</section>
</section>
</div>
</div>
</div>
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<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#aufgabe-4-zeichen-und-worter-zahlen">6. Aufgabe 4: Zeichen und Wörter zählen</a></li>
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<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P02_Funktionen_Datentyp_enum/README.html">02: Funktionen, Datentyp “enum”</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P03_Bit_Operation_struct_typedef/README.html">03 - Bit Operationen, Struct, Typedef</a></li>
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</ul>
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<h3>Related Topics</h3>
<ul>
<li><a href="../index.html">Documentation overview</a><ul>
<li>Previous: <a href="../index.html" title="previous chapter">SNP Laboratories</a></li>
<li>Next: <a href="../P02_Funktionen_Datentyp_enum/README.html" title="next chapter">02: Funktionen, Datentyp “enum”</a></li>
</ul></li>
</ul>
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412
build/html/P02_Funktionen_Datentyp_enum/README.html Normal file
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@ -0,0 +1,412 @@
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="utf-8" />
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0" /><meta name="generator" content="Docutils 0.17.1: http://docutils.sourceforge.net/" />
<title>02: Funktionen, Datentyp “enum” &#8212; SNP Labs documentation</title>
<link rel="stylesheet" type="text/css" href="../_static/pygments.css" />
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</head><body>
<div class="document">
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<div class="body" role="main">
<section class="tex2jax_ignore mathjax_ignore" id="funktionen-datentyp-enum">
<h1>02: Funktionen, Datentyp “enum”<a class="headerlink" href="#funktionen-datentyp-enum" title="Permalink to this headline"></a></h1>
<hr class="docutils" />
<p><img alt="" src="../_images/random_number.png" /></p>
<p>(Copyright Bild: xkcd.com)</p>
<hr class="docutils" />
<section id="ubersicht">
<h2>1. Übersicht<a class="headerlink" href="#ubersicht" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>In diesem Praktikum sind zwei Themen im Fokus: Funktionen und der Datentyp enum.</p>
<p>Funktionen sind der wesentlichste Bestandteil der C Programmierung welcher eine strukturierte Programmierung ermöglicht:</p>
<ul class="simple">
<li><p>Eine Funktion ein Teil eines C Codes, der eine spezielle Aufgabe ausführt. Sie kann aus dem Hauptprogramm, oder aus anderen Funktionen, aufgerufen werden.</p></li>
<li><p>Jede Funktion besitzt einen eindeutigen Namen, eine eindeutige Signatur (Typen und Reihenfolge der Parameter) und einen Rückgabewert (int falls nichts angegeben wird).</p></li>
<li><p>Eine Funktion kann Werte aus dem aufrufendem Kontext übernehmen und bei Bedarf einen Wert an den aufrufenden Kontext zurückliefern.
Beispiel einer Additions-Funktion:</p></li>
</ul>
<div class="highlight-default notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="c1">#include &lt;stdio.h&gt;</span>
<span class="o">/*</span> <span class="n">Funktionsdeklaration</span> <span class="o">*/</span>
<span class="nb">int</span> <span class="n">add</span><span class="p">(</span><span class="nb">int</span> <span class="n">a</span><span class="p">,</span> <span class="nb">int</span> <span class="n">b</span><span class="p">);</span>
<span class="nb">int</span> <span class="n">main</span><span class="p">(</span><span class="n">void</span><span class="p">)</span> <span class="p">{</span>
<span class="nb">int</span> <span class="n">aa</span> <span class="o">=</span> <span class="mi">1</span><span class="p">,</span> <span class="n">bb</span> <span class="o">=</span> <span class="mi">2</span><span class="p">,</span> <span class="n">cc</span><span class="p">;</span>
<span class="n">printf</span><span class="p">(</span><span class="s2">&quot;</span><span class="si">%a</span><span class="s2">a + %bb = </span><span class="si">%c</span><span class="s2">c&quot;</span><span class="p">,</span> <span class="n">aa</span><span class="p">,</span> <span class="n">bb</span><span class="p">,</span> <span class="n">add</span><span class="p">(</span><span class="n">aa</span><span class="p">,</span> <span class="n">bb</span><span class="p">););</span>
<span class="k">return</span> <span class="mi">0</span><span class="p">;</span>
<span class="p">}</span>
<span class="o">/*</span> <span class="n">Funktionsdefinition</span> <span class="o">*/</span>
<span class="nb">int</span> <span class="n">add</span><span class="p">(</span><span class="nb">int</span> <span class="n">a</span><span class="p">,</span> <span class="nb">int</span> <span class="n">b</span><span class="p">)</span> <span class="p">{</span>
<span class="k">return</span> <span class="n">a</span> <span class="o">+</span> <span class="n">b</span><span class="p">;</span>
<span class="p">}</span>
</pre></div>
</div>
<p>Der Daten typt enum wird verwendet um die Lesbarkeit von Programmen zu erhöhen:</p>
<p>Beispiel eines enum:</p>
<div class="highlight-default notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="n">enum</span> <span class="n">Ampeln</span> <span class="o">=</span> <span class="p">{</span><span class="n">rot</span> <span class="o">=</span><span class="mi">1</span><span class="p">,</span> <span class="n">gelb</span><span class="p">,</span> <span class="n">gruen</span><span class="p">};</span>
<span class="nb">int</span> <span class="n">main</span><span class="p">(</span><span class="n">void</span><span class="p">)</span> <span class="p">{</span>
<span class="n">Ampeln</span> <span class="n">ampel1</span><span class="p">;</span>
<span class="k">if</span> <span class="p">(</span><span class="n">ampel1</span> <span class="o">==</span> <span class="n">rot</span><span class="p">)</span> <span class="p">{</span><span class="o">...</span><span class="p">}</span>
<span class="k">return</span> <span class="mi">0</span><span class="p">;</span>
<span class="p">}</span>
</pre></div>
</div>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="lernziele">
<h2>2. Lernziele<a class="headerlink" href="#lernziele" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>In diesem Praktikum lernen Sie Funktionen zu definieren und aufzurufen, sowie enum anzuwenden.</p>
<ul class="simple">
<li><p>Sie können ein Programm schreiben welches aus mehreren Funktionen besteht.</p></li>
<li><p>Sie können Funktionen deklarieren, definieren und aufrufen.</p></li>
<li><p>Sie können enum Typen definieren und deren Werte bestimmen und abfragen.</p></li>
</ul>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="aufgaben">
<h2>3. Aufgaben<a class="headerlink" href="#aufgaben" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<figure class="align-center" id="kalender-108-v-ardfotogalerie">
<a class="reference internal image-reference" href="../_images/kalender-108_v-ARDFotogalerie.jpg"><img alt="../_images/kalender-108_v-ARDFotogalerie.jpg" src="../_images/kalender-108_v-ARDFotogalerie.jpg" style="width: 600px;" /></a>
</figure>
<p>(Copyright Bild: www.planet-wissen.de)</p>
<section id="aufgabe-1-tage-pro-monat">
<h3>3.1 Aufgabe 1 Tage pro Monat<a class="headerlink" href="#aufgabe-1-tage-pro-monat" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<p>In der ersten Aufgabe berechnen Sie die Tag pro Monat einer beliebigen Kombination Monat / Jahr.
Erweitern Sie dazu das Programm um folgende Aspekte:</p>
<ul class="simple">
<li><p>Bereichsprüfung von Jahr und Monat</p></li>
<li><p>Funktion istSchaltjahr, welche berechnet, ob das Jahr eine Schaljahr ist</p></li>
<li><p>Funktion tageProMonat, welche die Anzahl Tage des gegebenen Monats und Jahres berechnet.</p></li>
</ul>
<p>Vorgaben:</p>
<ul class="simple">
<li><p>Die Funktion istSchaltjahr nimmt ein Integer (jahr) entgegen und gibt 1 im Falle eiens Schltjahres und 0 im andreren Fall zurück</p></li>
<li><p>Die Funktion tageProMonat nimmt zwei integer (monat und jahr) entgegeben und gibt die Anzahl Tage als Integer zurück</p></li>
<li><p>Die Jahreszahl, welche den Funktionen übergeben wird, muss überprüft werden und grösser gleich 1599 und kleiner als 10000 sein</p></li>
<li><p>Der übergebene Monat muss grösser als 0 und kleine als 13 sein.</p></li>
</ul>
<p>Die Regeln für die Schaltjahrberechnung:</p>
<ul class="simple">
<li><p>Schaltjahre sind alle Jahre, die durch 4 teilbar sind.</p></li>
<li><p>Eine Ausnahme bilden die Jahrhunderte (1600, 1700…). Diese sind keine Schltjahre.</p></li>
<li><p>zu den 100er gibt es ebenfalls Ausnahmen: Diese sind immer Schaltjahre, wenn sie durch 400 teilbar sind
… also zum Beispiel 1600 ist eines, nicht jedoch 1700. Weiterführende Details finden Sie unter https://de.wikipedia.org/wiki/Gregorianischer_Kalender</p></li>
</ul>
<p>Gegeben ist die main Funktion des Programms. Ergänzen Sie die enum Definition und die fehlenden Funktionen:</p>
<ul class="simple">
<li><p>gibIntWert: Die Funktion soll einen Int Wert zurückgeben. Der Bereich, wie auch Fehleingaben sollen sollen berücksichtigt werden. (atoi unfd fgets sind hier hilfreich)</p></li>
<li><p>istSchaltjahr: Die Funktion gibt 1 im Falle eines Schltjahr und o im anderen Falle zurück.</p></li>
<li><p>tageProMonat: Die Funktion gibt den die Tage des Monats für das definierte Jahr zurück. Verwenden Sie die Switchanweisung , sowie den enum Datentypen</p></li>
</ul>
<div class="highlight-default notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>int main (int argc, char *argv[]) {
int monat, jahr;
// Monat einlesen und Bereich ueberpruefen
monat = gibIntWert(&quot;Monat&quot;, 1, 12);
jahr = gibIntWert(&quot;Jahr&quot;, 1600, 9999);
// Ausgabe zum Test
printf(&quot;Monat: %d, Jahr: %d \n&quot;, monat, jahr);
// Ausgabe zum Test (hier mit dem ternaeren Operator &quot;?:&quot;)
printf(&quot;%d ist %s Schaltjahr\n&quot;, jahr, istSchaltjahr(jahr) ? &quot;ein&quot; : &quot;kein&quot;);
// Ausgabe
printf(&quot;Der Monat %02d-%d hat %d Tage.\n&quot;, monat, jahr, tageProMonat(jahr, monat));
return 0;
}
</pre></div>
</div>
<p>Tipp: Angenommen Sie verwenden den enum month_t { JAN=1, FEB, MAR, APR, MAI, JUN, JUL, AUG, SEP, OKT, NOV, DEZ };
Dann können Sie im Programm direkt die Konstanten verwenden:</p>
<div class="highlight-default notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="k">if</span> <span class="p">(</span><span class="n">m</span> <span class="o">==</span> <span class="mi">2</span><span class="p">)</span> <span class="o">...</span> <span class="o">//</span> <span class="n">schlecht</span> <span class="n">lesbar</span>
<span class="k">if</span> <span class="p">(</span><span class="n">monat</span> <span class="o">==</span> <span class="mi">2</span><span class="p">)</span> <span class="o">...</span> <span class="o">//</span> <span class="n">besserer</span> <span class="n">Variablenname</span>
<span class="k">if</span> <span class="p">(</span><span class="n">monat</span> <span class="o">==</span> <span class="n">FEB</span><span class="p">)</span> <span class="o">...</span> <span class="o">//</span> <span class="n">am</span> <span class="n">besten</span> <span class="n">lesbar</span>
</pre></div>
</div>
<p>Als Abnahme müssen die Tests unverändert ohne Fehler ausgeführt werden (<code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">make</span> <span class="pre">test</span></code>)</p>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="aufgabe-2-bestimmen-des-wochentags">
<h3>3.2 Aufgabe 2 Bestimmen des Wochentags<a class="headerlink" href="#aufgabe-2-bestimmen-des-wochentags" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<p>Erweitern Sie das vorgegebene zweite Programm Gerüst an den bezeichneten Stellen so, dass das Programm von der Kommando Zeile ein Argument entgegennimmt, es auf Gültigkeit überprüft und schliesslich den Wochentag für das gegebene Datum berechnet und ausgibt.
Prüfen Sie die Umsetzung beider Teilaufgaben mittels make test.</p>
<section id="teilaufgabe-argumente-parsen-und-auf-korrektheit-prufen">
<h4>3.2.1 Teilaufgabe Argumente Parsen und auf Korrektheit prüfen<a class="headerlink" href="#teilaufgabe-argumente-parsen-und-auf-korrektheit-prufen" title="Permalink to this headline"></a></h4>
<p>Das Argument stellt ein gültiges Datum unseres Gregorianischen Kalenders dar (d.h. ein Datum ab Donnerstag, den 15. Oktober 1582, mit der Gregorianischen Schaltjahr Regel).
Wenn kein Argument gegeben ist oder wenn das eingegebene Datum nicht gültig ist, soll das Programm einem Hilfetext auf stderr ausgeben und mit EXIT_FAILURE Exit Code terminieren. Wenn ein gültiges Datum erkannt wurde terminiert das Programm mit Exit Code EXIT_SUCCESS.</p>
<section id="argument-format">
<h5>3.2.1.1 Argument Format<a class="headerlink" href="#argument-format" title="Permalink to this headline"></a></h5>
<p>Das Format des Kommando Zeilen Arguments soll yyyy-mm-dd sein, wobei yyyy für das vier-stellige Jahr, mm für einen 1-2-stelligen Monat (1…12) und dd für einen Tag des Monats, begin-nend mit 01. Z.B. 2020-02-29.</p>
</section>
<section id="korrektes-datum">
<h5>3.2.1.2 Korrektes Datum<a class="headerlink" href="#korrektes-datum" title="Permalink to this headline"></a></h5>
<p>Das Datum muss alle folgenden Bedingungen erfüllen damit es als korrekt erkannt wird:</p>
<ul class="simple">
<li><p>Obergrenze für ein «sinnvolles» Datum ist das Jahr 9999</p></li>
<li><p>es muss Gregorianisch sein, d.h. ab 15. Oktober 1582 (inklusive)</p></li>
<li><p>es darf nur Monate von 1 für Januar bis 12 für Dezember beinhalten</p></li>
<li><p>der Tag muss grösser oder gleich 1 sein</p></li>
<li><p>der Tag darf nicht grösser als 31 sein für Monate mit einer Länge von 31 Tagen</p></li>
<li><p>der Tag darf nicht grösser als 30 sein für Monate mit einer Länge von 30 Tagen</p></li>
<li><p>der Tag darf für den Februar nicht grösser sein als 29 für ein Schaltjahr</p></li>
<li><p>der Tag darf für den Februar nicht grösser sein als 28 für ein Nicht-Schaltjahr</p></li>
</ul>
</section>
<section id="vorgaben-an-die-umsetzung">
<h5>3.2.1.3 Vorgaben an die Umsetzung<a class="headerlink" href="#vorgaben-an-die-umsetzung" title="Permalink to this headline"></a></h5>
<ol class="arabic simple">
<li><p>Definieren Sie einen enum Typen mit (typedef) Namen month_t dessen Werte die Englischen 3-Zeichen Abkürzungen der Monate sind, nämlich Jan, Feb, … Dec und stellen Sie sicher dass die Abkürzungen für die uns geläufigen Monatsnummer stehen.</p></li>
<li><p>Definierend Sie einen struct Typen mit (typedef) Namen date_t und den int Elementen year, month, day. Lesen Sie das Argument (falls vorhanden) via sscanf und dem Formatstring “%d-%d-%d” in die drei Elemente einer Date Variable. Siehe dazu die Hinweise im Anhang.</p></li>
<li><p>Für die Berechnung der Monatslänge implementieren Sie die Hilfsfunktion is_leap_year(date_t date) (nach obigen Vorgaben). Der Return Wert 0 bedeutet «Kein Schaltjahr», 1 bedeutet «Schaltjahr».</p></li>
<li><p>Implementieren Sie die Funktion <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">int</span> <span class="pre">get_month_length(date_t</span> <span class="pre">date)</span></code>. Diese soll für den Monat des Datums die Monatslänge (was dem letzten Tag des Monats ent-spricht) ausgeben – geben Sie 0 für ungültige Monatswerte zurück.</p></li>
<li><p>Schliesslich implementieren Sie die Funktion int is_gregorian_date(date_t date) welche prüft, ob ein gegebenes Datum im Bereich 15. Oktober 1582 und dem Jahr 9999 ist (0 = nein, 1 = ja).</p></li>
<li><p>Implementieren Sie eine Funktion int is_valid_date(date_t date), welche obige Bedingungen für ein gültiges Datum umsetzt. Der Return Wert 0 bedeutet «Kein gültiges Datum», 1 bedeutet «Gültiges Datum». Benutzen Sie für die Prüfung des Datums die <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">month_t</span></code> Werte wo immer möglich und sinnvoll. Verwenden Sie die oben implemen-tierten Hilfsfunktionen.</p></li>
</ol>
</section>
<section id="hinweise">
<h5>3.2.1.4 Hinweise<a class="headerlink" href="#hinweise" title="Permalink to this headline"></a></h5>
<p>Beachten Sie die Kommentare im Code für die geforderten Implementierungs-Details.</p>
</section>
</section>
<section id="teilaufgabe-wochentag-berechnung">
<h4>3.2.2 Teilaufgabe Wochentag Berechnung<a class="headerlink" href="#teilaufgabe-wochentag-berechnung" title="Permalink to this headline"></a></h4>
<p>Schreiben Sie eine Funktion welche zu einem Datum den Wochentag berechnet.
Die Formel wird Georg Glaeser zugeschrieben, möglicherweise angelehnt an eine Formel von Carl Friedrich Gauss.</p>
<figure class="align-center" id="wochentagsberechnung">
<a class="reference internal image-reference" href="../_images/Wochentagsberechnung.jpg"><img alt="../_images/Wochentagsberechnung.jpg" src="../_images/Wochentagsberechnung.jpg" style="width: 600px;" /></a>
</figure>
<p>(Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Wochentagsberechnung)</p>
<p>Hier ist eine für C abgewandelte Variante davon.</p>
<div class="highlight-default notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="n">weekday</span> <span class="o">=</span> <span class="p">((</span><span class="n">day</span> <span class="o">+</span> <span class="p">(</span><span class="mi">13</span> <span class="o">*</span> <span class="n">m</span> <span class="o">-</span> <span class="mi">1</span><span class="p">)</span> <span class="o">/</span> <span class="mi">5</span> <span class="o">+</span> <span class="n">y</span> <span class="o">+</span> <span class="n">y</span> <span class="o">/</span> <span class="mi">4</span> <span class="o">+</span> <span class="n">c</span> <span class="o">/</span> <span class="mi">4</span> <span class="o">-</span> <span class="mi">2</span> <span class="o">*</span> <span class="n">c</span><span class="p">)</span> <span class="o">%</span> <span class="mi">7</span> <span class="o">+</span> <span class="mi">7</span><span class="p">)</span> <span class="o">%</span> <span class="mi">7</span>
<span class="n">alle</span> <span class="n">Zahlen</span> <span class="n">sind</span> <span class="nb">int</span> <span class="n">Werte</span> <span class="n">und</span> <span class="n">alles</span> <span class="n">basiert</span> <span class="n">auf</span> <span class="nb">int</span><span class="o">-</span><span class="n">Arithmetik</span>
<span class="n">m</span> <span class="o">=</span> <span class="mi">1</span> <span class="o">+</span> <span class="p">(</span><span class="n">month</span> <span class="o">+</span> <span class="mi">9</span><span class="p">)</span> <span class="o">%</span> <span class="mi">12</span>
<span class="n">a</span> <span class="o">=</span> <span class="n">year</span> <span class="o">-</span> <span class="mi">1</span> <span class="p">(</span><span class="n">für</span> <span class="n">month</span> <span class="o">&lt;</span> <span class="n">Mar</span><span class="p">),</span> <span class="n">ansonsten</span> <span class="n">year</span>
<span class="n">y</span> <span class="o">=</span> <span class="n">a</span> <span class="o">%</span> <span class="mi">100</span>
<span class="n">c</span> <span class="o">=</span> <span class="n">a</span> <span class="o">/</span> <span class="mi">100</span>
</pre></div>
</div>
<p>Erweitern sie das Programm so, dass vor dem erfolgreichen Terminieren des Programms fol-gende Zeile (inklusive Zeilenumbruch) ausgegeben wird: yyyy-mm-dd is a Ddd, wobei yyyy für das Jahr, mm für die Nummer des Monats (01…12) und dd für den Tag im Monat (01…). Z.B. 2020-02-29 is a Sat.
Vorgaben an die Umsetzung</p>
<ol class="arabic simple">
<li><p>Definieren Sie einen enum Typen mit (typedef) Namen weekday_t dessen Werte die Englischen 3-Zeichen Abkürzungen der Tage sind, nämlich Sun, Mon, … Sat und stel-len Sie sicher dass die Abkürzungen für die Werte 0…6 stehen.</p></li>
<li><p>Schreiben Sie eine Funktion weekday_t calculate_weekday(date_t date) nach der Beschreibung der obigen Formel. Das date Argument ist als gültig angenom-men, d.h. es ist ein Programmier-Fehler, wenn das Programm diese Funktion mit einem ungültigen Datum aufruft. Machen Sie dafür als erste Codezeile in der Funktion eine Zu-sicherung (assert(is_valid_date(date));)</p></li>
<li><p>Schreiben Sie eine Funktion void print_weekday(weekday_t day), welche für jeden gülteigen Tag eine Zeile auf stdout schreibt mit den Englischen 3-Zeichen Ab-kürzungen für den Wochentag, z.B. Sonntag: Sun, Montag: Mon, etc. Wenn ein ungülti-ger Wert für day erkannt wird, soll assert(!”day is out-of-range”); aufgeru-fen werden.
Hinweise
• Für interessierte, siehe: https://de.wikipedia.org/wiki/Wochentagsberechnung</p></li>
</ol>
</section>
</section>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="bewertung">
<h2>4. Bewertung<a class="headerlink" href="#bewertung" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>Die gegebenenfalls gestellten Theorieaufgaben und der funktionierende Programmcode müssen der Praktikumsbetreuung gezeigt werden. Die Lösungen müssen mündlich erklärt werden können.</p>
<table class="colwidths-auto docutils align-default">
<thead>
<tr class="row-odd"><th class="text-left head"><p>Aufgabe</p></th>
<th class="text-left head"><p>Kriterium</p></th>
<th class="text-left head"><p>Gewicht</p></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr class="row-even"><td class="text-left"><p>alle</p></td>
<td class="text-left"><p>Sie können das funktionierende Programm inklusive funktionierende Tests demonstrieren und erklären.</p></td>
<td class="text-left"><p></p></td>
</tr>
<tr class="row-odd"><td class="text-left"><p>gibIntWert</p></td>
<td class="text-left"><p>Eingabe, Bereichsüberprüfung korrekt</p></td>
<td class="text-left"><p>1</p></td>
</tr>
<tr class="row-even"><td class="text-left"><p>istSchaltjahr</p></td>
<td class="text-left"><p>Funktion korrekt</p></td>
<td class="text-left"><p>1</p></td>
</tr>
<tr class="row-odd"><td class="text-left"><p>TageProMonat</p></td>
<td class="text-left"><p>Funktion korrekt</p></td>
<td class="text-left"><p>1</p></td>
</tr>
<tr class="row-even"><td class="text-left"><p>Aufgabe 2</p></td>
<td class="text-left"><p>Fehlenden Teile ergänzt und lauffähig</p></td>
<td class="text-left"><p>1</p></td>
</tr>
</tbody>
</table>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="anhang">
<h2>5. Anhang<a class="headerlink" href="#anhang" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<section id="sprach-element">
<h3>5.1 Sprach Element<a class="headerlink" href="#sprach-element" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<div class="highlight-int notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span> ...
} argc: Anzahl Einträge in argv.
argv: Array von Command Line Argumenten.
argv[0]: wie das Programm gestartet wurde
argv[1]: erstes Argument
…
argv[argc-1]: letztes Argument
int a = 0;
int b = 0;
int c = 0;
int res = sscanf(argv[1]
, &quot;%d-%d-%d&quot;
, &amp;a, &amp;b, &amp;c
);
if (res != 3) {
// Fehler Behandlung...
// ...
}
</pre></div>
</div>
</section>
<section id="beschreibung">
<h3>5.2 Beschreibung<a class="headerlink" href="#beschreibung" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<p>Siehe man 3 sscanf.
Die Funktion sscanf gibt die Anzahl erfolgreich erkannte Argumente zurück. Unbedingt prüfen und angemessen darauf reagieren.
Die gelesenen Werte werden in a, b und c, gespeichert, dazu müssen Sie die Adresse der Variablen übergeben. Mehr Details dazu werden später erklärt.
fprintf(stderr, “Usage: %s…\n”, argv[0]); Siehe man 3 fprintf.
Schreibt formatierten Text auf den stderr Stream.</p>
<hr class="docutils" />
<p>Version: 15.02.2022</p>
</section>
</section>
</section>
</div>
</div>
</div>
<div class="sphinxsidebar" role="navigation" aria-label="main navigation">
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<p class="logo">
<a href="../index.html">
<img class="logo" src="../_static/logo.png" alt="Logo"/>
<h1 class="logo logo-name">SNP Labs</h1>
</a>
</p>
<h3>Navigation</h3>
<ul class="current">
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P01_Erste_Schritte_mit_C/README.html">01 - Erste Schritte mit C</a></li>
<li class="toctree-l1 current"><a class="current reference internal" href="#">02: Funktionen, Datentyp “enum”</a><ul>
<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#ubersicht">1. Übersicht</a></li>
<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#lernziele">2. Lernziele</a></li>
<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#aufgaben">3. Aufgaben</a><ul>
<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#aufgabe-1-tage-pro-monat">3.1 Aufgabe 1 Tage pro Monat</a></li>
<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#aufgabe-2-bestimmen-des-wochentags">3.2 Aufgabe 2 Bestimmen des Wochentags</a><ul>
<li class="toctree-l4"><a class="reference internal" href="#teilaufgabe-argumente-parsen-und-auf-korrektheit-prufen">3.2.1 Teilaufgabe Argumente Parsen und auf Korrektheit prüfen</a><ul>
<li class="toctree-l5"><a class="reference internal" href="#argument-format">3.2.1.1 Argument Format</a></li>
<li class="toctree-l5"><a class="reference internal" href="#korrektes-datum">3.2.1.2 Korrektes Datum</a></li>
<li class="toctree-l5"><a class="reference internal" href="#vorgaben-an-die-umsetzung">3.2.1.3 Vorgaben an die Umsetzung</a></li>
<li class="toctree-l5"><a class="reference internal" href="#hinweise">3.2.1.4 Hinweise</a></li>
</ul>
</li>
<li class="toctree-l4"><a class="reference internal" href="#teilaufgabe-wochentag-berechnung">3.2.2 Teilaufgabe Wochentag Berechnung</a></li>
</ul>
</li>
</ul>
</li>
<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#bewertung">4. Bewertung</a></li>
<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#anhang">5. Anhang</a><ul>
<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#sprach-element">5.1 Sprach Element</a></li>
<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#beschreibung">5.2 Beschreibung</a></li>
</ul>
</li>
</ul>
</li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P03_Bit_Operation_struct_typedef/README.html">03 - Bit Operationen, Struct, Typedef</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P04_Modularisieren_von_C_Code/new_P04/P04_Modularisieren_von_C_Code.html">04 - Modularisieren von C Code</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P05_TicTacToe/README.html">05 - Arrays/Strings/TicTacToe</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P06_Personen_Verwaltung_Linked_List/README.html">06 - Personen Verwaltung – Linked List</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P07_Prozesse_und_Threads/README.html">07 - Prozesse und Threads</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P08_Sync/README.html">08 - Synchronisationsprobleme</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P09_File_Operations/README.html">09 - File Operations</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P10_IPC/README.html">10 - IPC</a></li>
</ul>
<div class="relations">
<h3>Related Topics</h3>
<ul>
<li><a href="../index.html">Documentation overview</a><ul>
<li>Previous: <a href="../P01_Erste_Schritte_mit_C/README.html" title="previous chapter">01 - Erste Schritte mit C</a></li>
<li>Next: <a href="../P03_Bit_Operation_struct_typedef/README.html" title="next chapter">03 - Bit Operationen, Struct, Typedef</a></li>
</ul></li>
</ul>
</div>
<div id="searchbox" style="display: none" role="search">
<h3 id="searchlabel">Quick search</h3>
<div class="searchformwrapper">
<form class="search" action="../search.html" method="get">
<input type="text" name="q" aria-labelledby="searchlabel" autocomplete="off" autocorrect="off" autocapitalize="off" spellcheck="false"/>
<input type="submit" value="Go" />
</form>
</div>
</div>
<script>$('#searchbox').show(0);</script>
</div>
</div>
<div class="clearer"></div>
</div>
<div class="footer">
&copy;2022, stsh.
|
Powered by <a href="http://sphinx-doc.org/">Sphinx 4.4.0</a>
&amp; <a href="https://github.com/bitprophet/alabaster">Alabaster 0.7.12</a>
|
<a href="../_sources/P02_Funktionen_Datentyp_enum/README.md.txt"
rel="nofollow">Page source</a>
</div>
</body>
</html>

245
build/html/P02_Funktionen_Datentyp_enum/README_solution.html Normal file
View File

@ -0,0 +1,245 @@
<!DOCTYPE html>
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<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0" /><meta name="generator" content="Docutils 0.17.1: http://docutils.sourceforge.net/" />
<title>Lösungsskizzen &#8212; SNP Labs documentation</title>
<link rel="stylesheet" type="text/css" href="../_static/pygments.css" />
<link rel="stylesheet" type="text/css" href="../_static/alabaster.css" />
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<script src="../_static/jquery.js"></script>
<script src="../_static/underscore.js"></script>
<script src="../_static/doctools.js"></script>
<link rel="index" title="Index" href="../genindex.html" />
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<link rel="stylesheet" href="../_static/custom.css" type="text/css" />
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</head><body>
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<section class="tex2jax_ignore mathjax_ignore" id="losungsskizzen">
<h1>Lösungsskizzen<a class="headerlink" href="#losungsskizzen" title="Permalink to this headline"></a></h1>
<section id="aufgabe-1">
<h2>Aufgabe 1<a class="headerlink" href="#aufgabe-1" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<div class="highlight-default notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>/**
* Tage Pro Monat
*
* Das Programm liest einen Monat (1-12) und ein Jahr (1600-2400) ein und
* gibt die Anzahl der Tage dieses Monats aus.
*
* @author Gerrit Burkert, Adaptation bazz
* @version 15-FEB-2013, 16-OCT-2017, 17-OCT-2019, 16-FEB-2022
*/
#include &lt;stdio.h&gt;
#include &lt;stdlib.h&gt;
#define ERROR_IN_MONTH 1
#define ERROR_IN_YEAR 2
///// Student Code
// Konstante Werte fuer die Monate
// ===============================
enum { JAN=1, FEB, MAR, APR, MAI, JUN, JUL, AUG, SEP, OKT, NOV, DEZ };
// Eingabe pruefen (0 ist vom atoi als Fehelcode verwendet und darf nicht verwendet werden)
// ===============
int gibIntWert(char *name, int von, int bis) {
int wert;
char wertS[20]; //
do {
printf(&quot;%s: &quot;, name);
fgets(wertS, 20, stdin);
wert = atoi(wertS);
if (wert &lt; von || wert &gt; bis) {
printf(&quot;Der Wert muss zwischen %d und %d sein.\n&quot;, von, bis);
} else {
break;
}
} while(1);
return wert;
}
// Schaltjahr bestimmen
// ====================
int istSchaltjahr(int jahr){
if ( (jahr % 400 == 0) || ( (jahr %100 != 0) &amp;&amp; (jahr % 4 ==0) ) )
return 1;
else
return 0;
}
// Berechnung Anzahl Tage pro Monat
// ================================
int tageProMonat(int jahr, int monat) {
int anzTage;
// Tage pro Monat bestimmen
switch (monat) {
// Monate mit 31 Tagen
case JAN: case MAR: case MAI: case JUL: case AUG: case OKT: case DEZ:
anzTage = 31;
break;
// Monate mit 30 Tagen
case APR: case JUN: case SEP: case NOV:
anzTage = 30;
break;
// Februar: 28 oder 29 Tage
case FEB:
if (istSchaltjahr(jahr)) {
anzTage = 29;
} else {
anzTage = 28;
}
break;
}
return anzTage;
}
///// END Student Code
int main (int argc, char *argv[]) {
int monat, jahr;
// Monat einlesen und Bereich ueberpruefen
monat = gibIntWert(&quot;Monat&quot;, 1, 12);
jahr = gibIntWert(&quot;Jahr&quot;, 1600, 9999);
// Ausgabe zum Test
printf(&quot;Monat: %d, Jahr: %d \n&quot;, monat, jahr);
// Ausgabe zum Test (hier mit dem ternaeren Operator &quot;?:&quot;)
printf(&quot;%d ist %s Schaltjahr\n&quot;, jahr, istSchaltjahr(jahr) ? &quot;ein&quot; : &quot;kein&quot;);
// Ausgabe
printf(&quot;Der Monat %02d-%d hat %d Tage.\n&quot;, monat, jahr, tageProMonat(jahr, monat));
return 0;
}
</pre></div>
</div>
</section>
<section id="aufgabe-2">
<h2>Aufgabe 2<a class="headerlink" href="#aufgabe-2" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>Alter bestehender Boilerplate Code</p>
</section>
</section>
</div>
</div>
</div>
<div class="sphinxsidebar" role="navigation" aria-label="main navigation">
<div class="sphinxsidebarwrapper">
<p class="logo">
<a href="../index.html">
<img class="logo" src="../_static/logo.png" alt="Logo"/>
<h1 class="logo logo-name">SNP Labs</h1>
</a>
</p>
<h3>Navigation</h3>
<ul>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P01_Erste_Schritte_mit_C/README.html">01 - Erste Schritte mit C</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="README.html">02: Funktionen, Datentyp “enum”</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P03_Bit_Operation_struct_typedef/README.html">03 - Bit Operationen, Struct, Typedef</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P04_Modularisieren_von_C_Code/new_P04/P04_Modularisieren_von_C_Code.html">04 - Modularisieren von C Code</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P05_TicTacToe/README.html">05 - Arrays/Strings/TicTacToe</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P06_Personen_Verwaltung_Linked_List/README.html">06 - Personen Verwaltung – Linked List</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P07_Prozesse_und_Threads/README.html">07 - Prozesse und Threads</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P08_Sync/README.html">08 - Synchronisationsprobleme</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P09_File_Operations/README.html">09 - File Operations</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P10_IPC/README.html">10 - IPC</a></li>
</ul>
<div class="relations">
<h3>Related Topics</h3>
<ul>
<li><a href="../index.html">Documentation overview</a><ul>
</ul></li>
</ul>
</div>
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<h3 id="searchlabel">Quick search</h3>
<div class="searchformwrapper">
<form class="search" action="../search.html" method="get">
<input type="text" name="q" aria-labelledby="searchlabel" autocomplete="off" autocorrect="off" autocapitalize="off" spellcheck="false"/>
<input type="submit" value="Go" />
</form>
</div>
</div>
<script>$('#searchbox').show(0);</script>
</div>
</div>
<div class="clearer"></div>
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rel="nofollow">Page source</a>
</div>
</body>
</html>

372
build/html/P03_Bit_Operation_struct_typedef/README.html Normal file
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@ -0,0 +1,372 @@
<!DOCTYPE html>
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<title>03 - Bit Operationen, Struct, Typedef &#8212; SNP Labs documentation</title>
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<div class="document">
<div class="documentwrapper">
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<section class="tex2jax_ignore mathjax_ignore" id="bit-operationen-struct-typedef">
<h1>03 - Bit Operationen, Struct, Typedef<a class="headerlink" href="#bit-operationen-struct-typedef" title="Permalink to this headline"></a></h1>
<section id="bit-operationen">
<h2>1. Bit Operationen<a class="headerlink" href="#bit-operationen" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p><img alt="" src="../_images/135oALYhkYyXB2aG0F-qrwA.jpeg" /></p>
<p>Bit Operationen sind allgegenwärtig in den Computer-Wissenschaften und finden in vielen Disziplinen Anwendung. Folgend ein kleiner Auszug aus den wichtigsten Themen:</p>
<ul>
<li><p><strong>Bit Felder</strong>: Sind die effizienteste Art, etwas darzustellen, dessen Zustand durch mehrere “wahr” oder “falsch” definiert werden kann. Besonders auf Systemen mit begrenzten Ressourcen sollte jede überflüssige Speicher-Allozierung vermieden werden.</p>
<p>Beispiel:</p>
<div class="highlight-c notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="c1">// primary colors</span>
<span class="cp">#define BLUE 0b100</span>
<span class="cp">#define GREEN 0b010</span>
<span class="cp">#define RED 0b001</span>
<span class="c1">// mixed colors</span>
<span class="cp">#define BLACK 0 </span><span class="cm">/* 000 */</span><span class="cp"></span>
<span class="cp">#define YELLOW (RED | GREEN) </span><span class="cm">/* 011 */</span><span class="cp"></span>
<span class="cp">#define MAGENTA (RED | BLUE) </span><span class="cm">/* 101 */</span><span class="cp"></span>
<span class="cp">#define CYAN (GREEN | BLUE) </span><span class="cm">/* 110 */</span><span class="cp"></span>
<span class="cp">#define WHITE (RED | GREEN | BLUE) </span><span class="cm">/* 111 */</span><span class="cp"></span>
</pre></div>
</div>
</li>
</ul>
<p><a class="reference external" href="https://de.wikipedia.org/wiki/Bitfeld">https://de.wikipedia.org/wiki/Bitfeld</a></p>
<ul class="simple">
<li><p><strong>Kommunikation</strong>:</p>
<ul>
<li><p><strong>Prüfsummen/Paritätsbit</strong>: Übertragungsfehler und Integrität können bis zu einem definiertem Grad erkannt werden. Je nach Komplexität der Berechnung können mehrere Fehler erkannt oder auch korrigiert werden.
<a class="reference external" href="https://de.wikipedia.org/wiki/Parit%C3%A4tsbit">https://de.wikipedia.org/wiki/Parit%C3%A4tsbit</a>, <a class="reference external" href="https://de.wikipedia.org/wiki/Pr%C3%BCfsumme">https://de.wikipedia.org/wiki/Pr%C3%BCfsumme</a></p></li>
<li><p><strong>Stoppbit</strong>: Markieren bei asynchronen seriellen Datenübertragungen das Ende bzw. Start eines definierten Blocks.
<a class="reference external" href="https://de.wikipedia.org/wiki/Stoppbit">https://de.wikipedia.org/wiki/Stoppbit</a></p></li>
<li><p><strong>Datenflusssteuerung</strong>: Unterschiedliche Verfahren, mit denen die Datenübertragung von Endgeräten an einem Datennetz, die nicht synchron arbeiten, so gesteuert wird, dass eine möglichst kontinuierliche Datenübermittlung ohne Verluste erfolgen kann.
<a class="reference external" href="https://de.wikipedia.org/wiki/Datenflusssteuerung">https://de.wikipedia.org/wiki/Datenflusssteuerung</a></p></li>
<li><p>…</p></li>
</ul>
</li>
<li><p><strong>Datenkompression</strong>: Bei der Datenkompression wird versucht, redundante Informationen zu entfernen. Dazu werden die Daten in eine Darstellung überführt, mit der sich alle – oder zumindest die meisten – Information in kürzerer Form darstellen lassen.
<a class="reference external" href="https://de.wikipedia.org/wiki/Datenkompression">https://de.wikipedia.org/wiki/Datenkompression</a></p></li>
<li><p><strong>Kryptographie</strong>: Konzeption, Definition und Konstruktion von Informationssystemen, die widerstandsfähig gegen Manipulation und unbefugtes Lesen sind. <a class="reference external" href="https://de.wikipedia.org/wiki/Verschl%C3%BCsselung">https://de.wikipedia.org/wiki/Verschl%C3%BCsselung</a></p></li>
<li><p><strong>Grafik-Programmierung</strong>: XOR (oder ^) ist hier besonders interessant, weil eine zweite Eingabe derselben Eingabe die erste rückgängig macht (ein Beispiel dazu weiter unten: “Variablen tauschen, ohne Dritt-Variable
“). Ältere GUIs verwendeten dies für die Hervorhebung von Auswahlen und andere Überlagerungen, um kostspielige Neuzeichnungen zu vermeiden. Sie sind immer noch nützlich in langsamen Grafikprotokollen (z. B. Remote-Desktop).</p></li>
</ul>
<section id="ubungen">
<h3>1.1 Übungen<a class="headerlink" href="#ubungen" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<section id="basis-operationen">
<h4>1. Basis Operationen<a class="headerlink" href="#basis-operationen" title="Permalink to this headline"></a></h4>
<p>Manipulationen von einzelnen Bits gehören zu den Basis Operationen und dienen als Grundlagen um weitere komplexere Konstrukte zu schaffen. Verfollständigen sie folgendes Beispiel mit den drei Basis Operationen:</p>
<div class="highlight-c notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="cp">#include</span> <span class="cpf">&lt;stdlib.h&gt;</span><span class="cp"></span>
<span class="kt">int</span> <span class="nf">main</span><span class="p">()</span> <span class="p">{</span>
<span class="kt">unsigned</span> <span class="kt">int</span> <span class="n">number</span><span class="p">;</span>
<span class="kt">unsigned</span> <span class="kt">int</span> <span class="n">bit</span> <span class="o">=</span> <span class="mi">3</span><span class="p">;</span> <span class="c1">// bit at position 3</span>
<span class="c1">// Setting a bit</span>
<span class="n">number</span> <span class="o">=</span> <span class="p">...;</span> <span class="c1">// solution: number |= 1 &lt;&lt; bit;</span>
<span class="c1">// Clearing a bit</span>
<span class="n">number</span> <span class="o">=</span> <span class="p">...;</span> <span class="c1">// solution: number &amp;= ~(1 &lt;&lt; bit);</span>
<span class="c1">// Toggling a bit</span>
<span class="n">number</span> <span class="o">=</span> <span class="p">...;</span> <span class="c1">// solution; number ^= 1 &lt;&lt; bit;</span>
<span class="k">return</span> <span class="n">EXIT_SUCCESS</span><span class="p">;</span>
<span class="p">}</span>
</pre></div>
</div>
</section>
<section id="variablen-tauschen-ohne-dritt-variable">
<h4>2. Variablen tauschen (ohne Dritt-Variable)<a class="headerlink" href="#variablen-tauschen-ohne-dritt-variable" title="Permalink to this headline"></a></h4>
<p>Zwei Variablen zu vertauschen scheint ein einfach lösbares Problem zu sein. Eine offensichtliche Variante wäre mittels einer temporären Variablen:</p>
<div class="highlight-c notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="cp">#include</span> <span class="cpf">&lt;stdlib.h&gt;</span><span class="cp"></span>
<span class="cp">#include</span> <span class="cpf">&lt;stdio.h&gt;</span><span class="cp"></span>
<span class="kt">int</span> <span class="nf">main</span><span class="p">(){</span>
<span class="kt">int</span> <span class="n">a</span> <span class="o">=</span> <span class="mi">3</span><span class="p">;</span>
<span class="kt">int</span> <span class="n">b</span> <span class="o">=</span> <span class="mi">4</span><span class="p">;</span>
<span class="n">printf</span><span class="p">(</span><span class="s">&quot;a: %d; b: %d</span><span class="se">\n</span><span class="s">&quot;</span><span class="p">,</span> <span class="n">a</span><span class="p">,</span> <span class="n">b</span><span class="p">);</span>
<span class="kt">int</span> <span class="n">temp</span> <span class="o">=</span> <span class="n">a</span><span class="p">;</span>
<span class="n">a</span> <span class="o">=</span> <span class="n">b</span><span class="p">;</span>
<span class="n">b</span> <span class="o">=</span> <span class="n">temp</span><span class="p">;</span>
<span class="n">printf</span><span class="p">(</span><span class="s">&quot;a: %d; b: %d</span><span class="se">\n</span><span class="s">&quot;</span><span class="p">,</span> <span class="n">a</span><span class="p">,</span> <span class="n">b</span><span class="p">);</span>
<span class="k">return</span> <span class="n">EXIT_SUCCESS</span><span class="p">;</span>
<span class="p">}</span>
</pre></div>
</div>
<p>Es gibt aber auch eine Variante, die ohne zusätzliche Variable auskommt. Dabei wird die Tatsache, dass eine zweite XOR Operation eine erste XOR Operation rückgängig macht:</p>
<p><em>0011 XOR 0100 = 0111</em></p>
<p><em>0111 XOR 0100 = 0011</em></p>
<p>Somit kommt man von einem XOR Resultat (<em>0111</em>) wieder auf beide Anfangs Operanden zurück indem man einfach ein zweites Mal mit einem Operanden eine XOR Verknüpfung macht. Damit kann ein Operand als Zwischenspeicher dienen und man muss nicht extra eine Zusatzvariable verwenden.</p>
<p>Überlegen sie sich wie sie damit zwei Variablen vertauschen können ohne Zusatzvariable:</p>
<div class="highlight-c notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="cp">#include</span> <span class="cpf">&lt;stdlib.h&gt;</span><span class="cp"></span>
<span class="cp">#include</span> <span class="cpf">&lt;stdio.h&gt;</span><span class="cp"></span>
<span class="kt">int</span> <span class="nf">main</span><span class="p">(){</span>
<span class="kt">int</span> <span class="n">a</span> <span class="o">=</span> <span class="mi">3</span><span class="p">;</span>
<span class="kt">int</span> <span class="n">b</span> <span class="o">=</span> <span class="mi">4</span><span class="p">;</span>
<span class="n">printf</span><span class="p">(</span><span class="s">&quot;a: %d; b: %d</span><span class="se">\n</span><span class="s">&quot;</span><span class="p">,</span> <span class="n">a</span><span class="p">,</span> <span class="n">b</span><span class="p">);</span>
<span class="p">...</span>
<span class="cm">/* Solutions: </span>
<span class="cm"> // a == 0011; b == 0100</span>
<span class="cm"> a ^= b; // a == 0111; b == 0100</span>
<span class="cm"> b ^= a; // a == 0111; b == 0011</span>
<span class="cm"> a ^= b; // a == 0100; b == 0011</span>
<span class="cm"> */</span>
<span class="n">printf</span><span class="p">(</span><span class="s">&quot;a: %d; b: %d</span><span class="se">\n</span><span class="s">&quot;</span><span class="p">,</span> <span class="n">a</span><span class="p">,</span> <span class="n">b</span><span class="p">);</span>
<span class="k">return</span> <span class="n">EXIT_SUCCESS</span><span class="p">;</span>
<span class="p">}</span>
</pre></div>
</div>
</section>
<section id="lower-uppercase">
<h4>3. Lower- / Uppercase<a class="headerlink" href="#lower-uppercase" title="Permalink to this headline"></a></h4>
<div class="highlight-c notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="cp">#include</span> <span class="cpf">&lt;stdlib.h&gt;</span><span class="cp"></span>
<span class="cp">#include</span> <span class="cpf">&lt;stdio.h&gt;</span><span class="cp"></span>
<span class="kt">int</span> <span class="nf">main</span><span class="p">(){</span>
<span class="kt">char</span> <span class="n">word</span><span class="p">[</span><span class="mi">8</span><span class="p">]</span> <span class="o">=</span> <span class="s">&quot;sREedEv&quot;</span><span class="p">;</span>
<span class="kt">char</span> <span class="o">*</span><span class="n">wordptr</span> <span class="o">=</span> <span class="o">&amp;</span><span class="n">word</span><span class="p">[</span><span class="mi">0</span><span class="p">];</span>
<span class="k">while</span><span class="p">(</span><span class="n">wordptr</span> <span class="o">&lt;</span> <span class="o">&amp;</span><span class="n">word</span><span class="p">[</span><span class="mi">7</span><span class="p">])</span> <span class="p">{</span>
<span class="n">printf</span><span class="p">(</span><span class="s">&quot;UPPERCASE: %c</span><span class="se">\n</span><span class="s">&quot;</span><span class="p">,</span> <span class="o">*</span><span class="n">wordptr</span> <span class="o">&amp;</span> <span class="sc">&#39;_&#39;</span><span class="p">);</span> <span class="c1">// converts the char into uppercase regardless of the current casing</span>
<span class="n">printf</span><span class="p">(</span><span class="s">&quot;LOWERCASE: %c</span><span class="se">\n</span><span class="s">&quot;</span><span class="p">,</span> <span class="o">*</span><span class="n">wordptr</span> <span class="o">|</span> <span class="sc">&#39; &#39;</span><span class="p">);</span> <span class="c1">// converts the char into lowercase regardless of the current casing</span>
<span class="n">wordptr</span><span class="o">++</span><span class="p">;</span>
<span class="p">}</span>
<span class="k">return</span> <span class="n">EXIT_SUCCESS</span><span class="p">;</span>
<span class="p">}</span>
</pre></div>
</div>
</section>
<section id="prufen-auf-2-er-potenz">
<h4>4. Prüfen auf 2-er Potenz<a class="headerlink" href="#prufen-auf-2-er-potenz" title="Permalink to this headline"></a></h4>
<div class="highlight-c notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="cp">#include</span> <span class="cpf">&lt;stdio.h&gt;</span><span class="cp"></span>
<span class="cp">#include</span> <span class="cpf">&lt;stdlib.h&gt;</span><span class="cp"></span>
<span class="kt">int</span> <span class="nf">main</span><span class="p">(){</span>
<span class="kt">int</span> <span class="n">a</span><span class="o">=</span><span class="mi">32</span><span class="p">;</span>
<span class="k">if</span><span class="p">(</span><span class="n">a</span> <span class="o">&gt;</span> <span class="mi">0</span> <span class="o">&amp;&amp;</span> <span class="p">(</span><span class="n">a</span> <span class="o">&amp;</span> <span class="p">(</span><span class="n">a</span> <span class="o">-</span> <span class="mi">1</span><span class="p">))</span> <span class="o">==</span> <span class="mi">0</span><span class="p">){</span>
<span class="n">printf</span><span class="p">(</span><span class="s">&quot;%d is a power of 2&quot;</span><span class="p">,</span> <span class="n">a</span><span class="p">);</span>
<span class="p">}</span>
<span class="k">return</span> <span class="n">EXIT_SUCCESS</span><span class="p">;</span>
<span class="p">}</span>
</pre></div>
</div>
</section>
</section>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="struct-typedef">
<h2>2. Struct &amp; typedef<a class="headerlink" href="#struct-typedef" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<section id="id1">
<h3>2.1 Übungen<a class="headerlink" href="#id1" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<section id="bit-operationen-rechner">
<h4>1. Bit Operationen Rechner<a class="headerlink" href="#bit-operationen-rechner" title="Permalink to this headline"></a></h4>
<ul>
<li><p>Bitweise Operationen mit 2 Operanden</p></li>
<li><p>Rechnung wird als ein String über scanf dem Programm übergeben</p>
<ul>
<li><p>String wird in Token zerstückelt und in struct gespeichert:</p>
<div class="highlight-c notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="k">typedef</span> <span class="k">struct</span> <span class="p">{</span>
<span class="kt">unsigned</span> <span class="kt">int</span> <span class="n">operand_1</span><span class="p">;</span>
<span class="kt">unsigned</span> <span class="kt">int</span> <span class="n">operand_2</span><span class="p">;</span>
<span class="kt">char</span> <span class="n">operation</span><span class="p">;</span>
<span class="p">}</span> <span class="n">Expression</span><span class="p">;</span>
</pre></div>
</div>
</li>
<li><p>Ausgabe in 3 verschiedenen Formaten:</p>
<div class="highlight-default notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="n">Bin</span><span class="p">:</span>
<span class="mi">0000</span><span class="s1">&#39;0000&#39;</span><span class="mi">0000</span><span class="s1">&#39;0001</span>
<span class="o">&amp;</span> <span class="mi">0000</span><span class="s1">&#39;0000&#39;</span><span class="mi">0000</span><span class="s1">&#39;0011</span>
<span class="o">-------------------</span>
<span class="mi">0000</span><span class="s1">&#39;0000&#39;</span><span class="mi">0000</span><span class="s1">&#39;0001</span>
<span class="n">Hex</span>
<span class="mh">0x01</span> <span class="o">&amp;</span> <span class="mh">0x03</span> <span class="o">=</span> <span class="mh">0x01</span>
<span class="n">Dec</span>
<span class="mi">1</span> <span class="o">&amp;</span> <span class="mi">3</span> <span class="o">=</span> <span class="mi">1</span>
</pre></div>
</div>
</li>
</ul>
</li>
</ul>
</section>
</section>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="bewertung">
<h2>4. Bewertung<a class="headerlink" href="#bewertung" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>Die gegebenenfalls gestellten Theorieaufgaben und der funktionierende Programmcode müssen der Praktikumsbetreuung gezeigt werden. Die Lösungen müssen mündlich erklärt werden können.</p>
<table class="colwidths-auto docutils align-default">
<thead>
<tr class="row-odd"><th class="text-left head"><p>Aufgabe</p></th>
<th class="text-left head"><p>Kriterium</p></th>
<th class="text-left head"><p>Gewicht</p></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr class="row-even"><td class="text-left"><p>alle</p></td>
<td class="text-left"><p>Sie können das funktionierende Programm inklusive funktionierende Tests demonstrieren und erklären.</p></td>
<td class="text-left"><p></p></td>
</tr>
<tr class="row-odd"><td class="text-left"><p>gibIntWert</p></td>
<td class="text-left"><p>Eingabe, Bereichsüberprüfung korrekt</p></td>
<td class="text-left"><p>1</p></td>
</tr>
<tr class="row-even"><td class="text-left"><p>istSchaltjahr</p></td>
<td class="text-left"><p>Funktion korrekt</p></td>
<td class="text-left"><p>1</p></td>
</tr>
<tr class="row-odd"><td class="text-left"><p>TageProMonat</p></td>
<td class="text-left"><p>Funktion korrekt</p></td>
<td class="text-left"><p>1</p></td>
</tr>
<tr class="row-even"><td class="text-left"><p>Aufgabe 2</p></td>
<td class="text-left"><p>Fehlenden Teile ergänzt und lauffähig</p></td>
<td class="text-left"><p>1</p></td>
</tr>
</tbody>
</table>
</section>
</section>
</div>
</div>
</div>
<div class="sphinxsidebar" role="navigation" aria-label="main navigation">
<div class="sphinxsidebarwrapper">
<p class="logo">
<a href="../index.html">
<img class="logo" src="../_static/logo.png" alt="Logo"/>
<h1 class="logo logo-name">SNP Labs</h1>
</a>
</p>
<h3>Navigation</h3>
<ul class="current">
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P01_Erste_Schritte_mit_C/README.html">01 - Erste Schritte mit C</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P02_Funktionen_Datentyp_enum/README.html">02: Funktionen, Datentyp “enum”</a></li>
<li class="toctree-l1 current"><a class="current reference internal" href="#">03 - Bit Operationen, Struct, Typedef</a><ul>
<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#bit-operationen">1. Bit Operationen</a><ul>
<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#ubungen">1.1 Übungen</a><ul>
<li class="toctree-l4"><a class="reference internal" href="#basis-operationen">1. Basis Operationen</a></li>
<li class="toctree-l4"><a class="reference internal" href="#variablen-tauschen-ohne-dritt-variable">2. Variablen tauschen (ohne Dritt-Variable)</a></li>
<li class="toctree-l4"><a class="reference internal" href="#lower-uppercase">3. Lower- / Uppercase</a></li>
<li class="toctree-l4"><a class="reference internal" href="#prufen-auf-2-er-potenz">4. Prüfen auf 2-er Potenz</a></li>
</ul>
</li>
</ul>
</li>
<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#struct-typedef">2. Struct &amp; typedef</a><ul>
<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#id1">2.1 Übungen</a><ul>
<li class="toctree-l4"><a class="reference internal" href="#bit-operationen-rechner">1. Bit Operationen Rechner</a></li>
</ul>
</li>
</ul>
</li>
<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#bewertung">4. Bewertung</a></li>
</ul>
</li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P04_Modularisieren_von_C_Code/new_P04/P04_Modularisieren_von_C_Code.html">04 - Modularisieren von C Code</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P05_TicTacToe/README.html">05 - Arrays/Strings/TicTacToe</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P06_Personen_Verwaltung_Linked_List/README.html">06 - Personen Verwaltung – Linked List</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P07_Prozesse_und_Threads/README.html">07 - Prozesse und Threads</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P08_Sync/README.html">08 - Synchronisationsprobleme</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P09_File_Operations/README.html">09 - File Operations</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P10_IPC/README.html">10 - IPC</a></li>
</ul>
<div class="relations">
<h3>Related Topics</h3>
<ul>
<li><a href="../index.html">Documentation overview</a><ul>
<li>Previous: <a href="../P02_Funktionen_Datentyp_enum/README.html" title="previous chapter">02: Funktionen, Datentyp “enum”</a></li>
<li>Next: <a href="../P04_Modularisieren_von_C_Code/new_P04/P04_Modularisieren_von_C_Code.html" title="next chapter">04 - Modularisieren von C Code</a></li>
</ul></li>
</ul>
</div>
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<h3 id="searchlabel">Quick search</h3>
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</form>
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<div class="clearer"></div>
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&copy;2022, stsh.
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Powered by <a href="http://sphinx-doc.org/">Sphinx 4.4.0</a>
&amp; <a href="https://github.com/bitprophet/alabaster">Alabaster 0.7.12</a>
|
<a href="../_sources/P03_Bit_Operation_struct_typedef/README.md.txt"
rel="nofollow">Page source</a>
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</body>
</html>

542
build/html/P04_Modularisieren_von_C_Code/README.html Normal file
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@ -0,0 +1,542 @@
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<title>04 - Modularisieren von C Code &#8212; SNP Labs documentation</title>
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<section class="tex2jax_ignore mathjax_ignore" id="modularisieren-von-c-code">
<h1>04 - Modularisieren von C Code<a class="headerlink" href="#modularisieren-von-c-code" title="Permalink to this headline"></a></h1>
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<a class="reference internal image-reference" href="P04_Modularisieren_von_C_Code/zhaw_neg_P2945.jpg"><img alt="P04_Modularisieren_von_C_Code/zhaw_neg_P2945.jpg" src="P04_Modularisieren_von_C_Code/zhaw_neg_P2945.jpg" style="width: 100px;" /></a>
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<a class="reference internal image-reference" href="../_images/modularisieren_von_c_code.JPG"><img alt="../_images/modularisieren_von_c_code.JPG" src="../_images/modularisieren_von_c_code.JPG" style="width: 500px;" /></a>
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<section id="inhalt">
<h2>Inhalt<a class="headerlink" href="#inhalt" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p><a class="reference internal" href="#introduction"><span class="std std-ref">1. Übersicht</span></a></p>
<p><a class="reference internal" href="#learning-objectives"><span class="std std-ref">2. Lernziele</span></a></p>
<p><a class="reference internal" href="#task-01"><span class="std std-ref">3. Aufgabe 1: Modularisieren</span></a></p>
<p><a class="reference internal" href="#task-02"><span class="std std-ref">4. Aufgabe 2: Makefile Regeln</span></a></p>
<p><a class="reference internal" href="#grading"><span class="std std-ref">5. Bewertung</span></a></p>
<p><a class="reference internal" href="#appendix"><span class="std std-ref">6. Anhang</span></a></p>
<hr class="docutils" />
</section>
<section id="ubersicht">
<span id="introduction"></span><h2>1. Übersicht<a class="headerlink" href="#ubersicht" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>In diesem Praktikum üben Sie modulare Programmierung indem Sie ein
Java Programm (bestehend aus drei Java Files) in ein entsprechendes C
Programm aus drei Modulen (aus je einem Header- und Implementations-
File) übersetzen. Sie passen das Makefile so an, dass die
entsprechenden Module mit kompiliert werden.</p>
<p>In der zweiten Aufgabe erstellen Sie Makefile Regeln für die drei
Schritte von den C Source Files zur graphischen Darstellung der
Abhängigkeiten.</p>
<figure class="align-center" id="uebersicht">
<a class="reference internal image-reference" href="../_images/uebersicht.png"><img alt="../_images/uebersicht.png" src="../_images/uebersicht.png" style="width: 500px;" /></a>
</figure>
<p>Im Anhang ist eine Übersicht über die verwendeten File Formate gegeben.</p>
</section>
<section id="lernziele">
<span id="learning-objectives"></span><h2>2. Lernziele<a class="headerlink" href="#lernziele" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>In diesem Praktikum lernen Sie die Handgriffe um ein Programm zu modularisieren, d.h. in mehrere Module aufzuteilen.</p>
<ul class="simple">
<li><p>Sie wissen, dass ein Modul aus einem C-File und einem passenden
H-File besteht.</p></li>
<li><p>Sie können Header Files korrekt strukturieren.</p></li>
<li><p>Sie deklarieren im Header-File die öffentlichen Typen und Funktionen
eines Moduls.</p></li>
<li><p>Sie wissen wie <strong>Include Guards</strong> anzuwenden sind.</p></li>
<li><p>Sie können Module im <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">Makefile</span></code> zur Kompilation hinzufügen.</p></li>
<li><p>Sie können <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">Makefile</span></code> Regeln schreiben.</p></li>
</ul>
<p>Die Bewertung dieses Praktikums ist am Ende angegeben.</p>
<p>Erweitern Sie die vorgegebenen Code Gerüste, welche im <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">git</span></code>
Repository <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">snp-lab-code</span></code> verfügbar sind.</p>
</section>
<section id="aufgabe-1-modularisieren">
<span id="task-01"></span><h2>3. Aufgabe 1: Modularisieren<a class="headerlink" href="#aufgabe-1-modularisieren" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>Das zu ergänzende Programm dep2dot hat folgende Funktionalität:</p>
<p>Ergänzen Sie in <strong><code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">modularize/src</span></code></strong> den Code in <strong><code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">triangle.c</span></code></strong>,
<strong><code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">read.h</span></code></strong>, <strong><code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">read.c</span></code></strong>, <strong><code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">rectang.h</span></code></strong> und <strong><code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">rectang.c</span></code></strong> so
dass die Tests erfolgreich durchlaufen. Die C Implementation soll
dieselbe Funktionalität haben wie die gegebenen Java Files. Lehnen Sie
sich so nahe wie möglich an die Java Files an.</p>
<ol class="arabic simple">
<li><p>In den Header-Files implementieren Sie den Include-Guard und
deklarieren Sie die öffentlichen Funktionen und gegebenenfalls
<strong><code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">#define</span></code></strong>.</p></li>
<li><p>In den Implementations-Files implementieren Sie die Funktionen.</p></li>
</ol>
<p>Die drei Java Files liegen in <strong><code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">modularize/java</span></code></strong>.</p>
<section id="tipps">
<h3>Tipps<a class="headerlink" href="#tipps" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<ul class="simple">
<li><p>Implementieren Sie die Symbole welche vollständig in Grossbuchstaben
geschrieben sind als <strong><code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">#define</span></code></strong>.</p></li>
<li><p><strong><code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">EOF</span></code></strong> kommt schon aus <strong><code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">stdio.h</span></code></strong> und sollte deshalb nicht
mehr definiert werden.</p></li>
<li><p>Jene <strong><code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">#define</span></code></strong> welche von andern Modulen verwendet werden
kommen ins Header-File, die andern ins Implementations-File.</p></li>
<li><p>Ein Grossteil des Java Codes aus den Methoden Bodies kann
eins-zu-eins in C übernommen werden. Listen Sie auf welche
Unterschiede es gibt:</p></li>
</ul>
<table>
<style>
table, th, td {
border: 1px solid black;
border-collapse: collapse;
}
table th:first-of-type {
width: 50%;
}
table th:nth-of-type(2) {
width: 50%;
}
</style>
<tr><th>Java</th><th>C</th></tr>
<tr><td>
<div class="highlight-Java notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="kt">byte</span>
</pre></div>
</div>
</td><td></td></tr>
<tr><td>
<div class="highlight-Java notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="kt">boolean</span>
</pre></div>
</div>
</td><td></td></tr>
<tr><td>
<div class="highlight-Java notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="kc">true</span>
</pre></div>
</div>
</td><td></td></tr>
<tr><td>
<div class="highlight-Java notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="kc">false</span>
</pre></div>
</div>
</td><td></td></tr>
<tr><td>
<div class="highlight-Java notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>System.out.print(…)
</pre></div>
</div>
</td><td></td></tr>
<tr><td>
<div class="highlight-Java notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>System.out.println(…)
</pre></div>
</div>
</td><td></td></tr>
<tr><td>
<div class="highlight-Java notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="n">System</span><span class="p">.</span><span class="na">in</span><span class="p">.</span><span class="na">read</span><span class="p">()</span>
</pre></div>
</div>
</td><td></td></tr>
<tr><td>
<div class="highlight-Java notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="kt">byte</span><span class="o">[]</span> <span class="n">buffer</span> <span class="o">=</span> <span class="k">new</span> <span class="kt">byte</span><span class="o">[</span><span class="n">BUFFERSIZE</span><span class="o">]</span><span class="p">;</span>
</pre></div>
</div>
</td><td></td></tr>
<tr><td>
<div class="highlight-Java notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>public class rectang {
public boolean Rectangular(…)
{ … }
}
</pre></div>
</div>
</td><td></td></tr>
<tr><td>
<div class="highlight-Java notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="kd">public</span> <span class="kd">class</span> <span class="nc">read</span> <span class="p">{</span>
<span class="kd">public</span> <span class="kt">int</span> <span class="nf">getInt</span><span class="p">(...)</span>
<span class="kd">throws</span> <span class="n">java</span><span class="p">.</span><span class="na">io</span><span class="p">.</span><span class="na">IOException</span>
<span class="p">{</span> <span class="p">...</span> <span class="p">}</span>
<span class="p">}</span>
</pre></div>
</div>
</td><td></td></tr>
<tr><td>
<div class="highlight-Java notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="kd">class</span> <span class="nc">triangle</span> <span class="p">{</span>
<span class="kd">public</span> <span class="kd">static</span> <span class="kt">void</span> <span class="nf">main</span><span class="p">(</span><span class="n">String</span><span class="o">[]</span> <span class="n">args</span><span class="p">)</span>
<span class="kd">throws</span> <span class="n">java</span><span class="p">.</span><span class="na">io</span><span class="p">.</span><span class="na">IOException</span>
<span class="p">{</span> <span class="p">...</span> <span class="p">}</span>
<span class="p">}</span>
</pre></div>
</div>
</td><td></td></tr>
<tr><td>
<div class="highlight-Java notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="n">read</span> <span class="n">ReadInt</span> <span class="o">=</span> <span class="k">new</span> <span class="n">read</span><span class="p">();</span>
<span class="p">...</span>
<span class="n">word</span> <span class="o">=</span> <span class="n">ReadInt</span><span class="p">.</span><span class="na">getInt</span><span class="p">(</span><span class="n">MAX_NUMBER</span><span class="p">);</span>
</pre></div>
</div>
</td><td></td></tr>
<tr><td>
<div class="highlight-Java notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="n">rectang</span> <span class="n">Rect</span> <span class="o">=</span> <span class="k">new</span> <span class="n">rectang</span><span class="p">();</span>
<span class="p">...</span>
<span class="k">if</span> <span class="p">(</span><span class="n">Rect</span><span class="p">.</span><span class="na">Rectangular</span><span class="p">(</span><span class="n">a</span><span class="p">,</span> <span class="n">b</span><span class="p">,</span> <span class="n">c</span><span class="p">)</span> <span class="o">==</span> <span class="kc">true</span><span class="p">)</span> <span class="p">{</span> <span class="p">...</span> <span class="p">}</span>
</pre></div>
</div>
</td><td></td></tr>
<tr><td>
<div class="highlight-default notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="n">System</span><span class="o">.</span><span class="n">out</span><span class="o">.</span><span class="n">println</span><span class="p">(</span>
<span class="s2">&quot;-&gt; Dreieck &quot;</span> <span class="o">+</span> <span class="n">a</span> <span class="o">+</span> <span class="s2">&quot;-&quot;</span> <span class="o">+</span> <span class="n">b</span> <span class="o">+</span> <span class="s2">&quot;-&quot;</span> <span class="o">+</span> <span class="n">c</span>
<span class="o">+</span> <span class="s2">&quot; ist rechtwinklig&quot;</span><span class="p">);</span>
</pre></div>
</div>
</td><td></td></tr>
</table>
</section>
</section>
<section id="aufgabe-2-makefile-regeln">
<span id="task-02"></span><h2>4. Aufgabe 2: Makefile Regeln<a class="headerlink" href="#aufgabe-2-makefile-regeln" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>Die folgenden drei Schritte erstellen von einem C Source File eine
graphische Darstellung der Abhängigkeiten:</p>
<ol class="arabic simple">
<li><p><code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">gcc</span> <span class="pre">...</span> <span class="pre">-H</span> <span class="pre">..</span> <span class="pre">file.c</span> <span class="pre">...</span> <span class="pre">2&gt;</span> <span class="pre">file.dep</span></code> (Regeln im Makefile bereits vorhanden)</p></li>
<li><p><code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">dep2dot</span> <span class="pre">file.c</span> <span class="pre">&lt;file.dep</span> <span class="pre">&gt;file.dot</span></code> (in dieser Aufgabe zu erstellen)</p></li>
<li><p><code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">dot</span> <span class="pre">-Tpng</span> <span class="pre">file.dot</span> <span class="pre">&gt;file.png</span></code> (in dieser Aufgabe zu erstellen)</p></li>
</ol>
<p>Sie sollen für die Compiler-ähnlichen Programme <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">dep2dot</span></code> und <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">dot</span></code>
Makefile Regeln schreiben.</p>
<figure class="align-center" id="uebersicht">
<a class="reference internal image-reference" href="../_images/uebersicht.png"><img alt="../_images/uebersicht.png" src="../_images/uebersicht.png" style="width: 500px;" /></a>
</figure>
<p>Das Programm <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">dep2dot</span></code> hat folgende Funktionalität:</p>
<ol class="arabic simple">
<li><p>Es liest von <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">stdin</span></code> die vom Compiler generierten
Abhängigkeits-Daten in Form des <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">dep</span></code> Formates ein.</p></li>
<li><p>Das erste und einzige Command Line Argument gibt das File an für
welches die von <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">stdin</span></code> gelesenen Abhängigkeiten gelten.</p></li>
<li><p>Auf <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">stdout</span></code> werden die Abhängigkeiten von <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">stdin</span></code> übersetzt als
<code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">dot</span></code>-File Format ausgegeben.</p></li>
</ol>
<p>Das Programm <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">dot</span></code> hat folgende Funktionalität:</p>
<ol class="arabic simple">
<li><p>Es liest die textuelle Beschreibung eines Graphen aus der
übergebenen Datei (erstes Argument) ein.</p></li>
<li><p>Auf <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">stdout</span></code> wird die grafische Darstellung der Beschreibung der
Eingabe-Datei im <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">png</span></code>-File Format ausgegeben.</p></li>
</ol>
<p>Das <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">dep</span></code>-Format und das <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">dot</span></code>-Format sind im Anhang beschrieben.</p>
<p>Sie können die Funktionalität des Programms <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">dep2dot</span></code> kennen lernen,
indem Sie folgende Zeilen auf der Bash Shell ausführen. Das
<code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">dep.input</span></code> File ist Teil der automatisierten Test Suite im
Verzeichnis <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">tests</span></code>:</p>
<div class="highlight-bash notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>bin/dep2dot dir/file &lt;tests/dep.input &gt;dep.dot
dot -Tpng dep.dot &gt;dep.png
firefox dep.png
</pre></div>
</div>
<p>Als Resultat sollte Firefox folgende Graphik darstellen:</p>
<figure class="align-center" id="dep-dot">
<a class="reference internal image-reference" href="../_images/dep_dot.png"><img alt="../_images/dep_dot.png" src="../_images/dep_dot.png" style="width: 150px;" /></a>
</figure>
<p>Definieren Sie im <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">Makefile</span></code> Regeln, welche die einzelnen Schritte von
den Source Files zu den <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">png</span></code> Files ausführen.</p>
<p>Prüfen Sie schliesslich die Umsetzung Aufgabe mittels <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">make</span> <span class="pre">dep-clean</span> <span class="pre">dep</span> <span class="pre">&amp;&amp;</span> <span class="pre">firefox</span> <span class="pre">src/*.png.</span></code></p>
<section id="neue-regeln-hinzufugen">
<h3>4.1 Neue Regeln hinzufügen<a class="headerlink" href="#neue-regeln-hinzufugen" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<p>Führen Sie im <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">Makefile</span></code> an den angegebenen Stellen folgende
Ergänzungen durch</p>
<ul class="simple">
<li><p>definieren Sie eine Variable <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">DEPFILES</span></code> deren Inhalt die Liste alle
Einträge der Variable <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">SOURCES</span></code> ist, wobei bei allen die Endung <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">.c</span></code>
durch die Endung <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">.c.png</span></code> ersetzt ist</p></li>
<li><p>fügen Sie zum <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">Pseudo-Target</span> <span class="pre">.PHONEY</span></code> das Target <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">dep</span></code> dazu – dies
besagt, dass das später folgenden Target <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">dep</span></code> nicht ein File
repräsentiert (ohne dieses Setting würde make gegebenenfalls nach
einem File mit Namen <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">dep</span></code> suchen um zu entscheiden ob es
inkrementell gebildet werden muss)</p></li>
<li><p>schreiben Sie das Target <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">dep</span></code> gemäss der Beschreibung im Makefile</p></li>
<li><p>schreiben Sie die Suffix Regel für die Übersetzung von <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">.png</span> <span class="pre">&lt;-</span> <span class="pre">.dot</span></code> gemäss Vorgabe im <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">Makefile</span></code> (als Inspiration, siehe auch die
<code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">%.c.dep:</span> <span class="pre">%.c</span></code> Suffix Regel weiter unten im <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">Makefile</span></code>) – erklären
Sie was die Regel macht</p></li>
<li><p>schreiben Sie die Suffix Regel für die Übersetzung von<code class="docutils literal notranslate"> <span class="pre">.dot</span> <span class="pre">&lt;-</span> <span class="pre">.dep</span></code> gemäss Vorgabe im <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">Makefile</span></code> – erklären Sie was die Regel
macht</p></li>
</ul>
<p>Die Umsetzung der obigen Änderungen sind erfolgreich, wenn Sie
folgende Shell Command Line erfolgreich ausführen können und in
Firefox die Abhängigkeiten der C-Files von den Inclu-de Files
dargestellt wird.</p>
<p><code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">make</span> <span class="pre">dep-clean</span> <span class="pre">dep</span> <span class="pre">&amp;&amp;</span> <span class="pre">firefox</span> <span class="pre">src/*.png.</span></code></p>
</section>
</section>
<section id="bewertung">
<span id="grading"></span><h2>5. Bewertung<a class="headerlink" href="#bewertung" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>Die gegebenenfalls gestellten Theorieaufgaben und der funktionierende Programmcode müssen der Praktikumsbetreuung gezeigt werden. Die Lösungen müssen mündlich erklärt werden.</p>
<table class="colwidths-auto docutils align-default">
<thead>
<tr class="row-odd"><th class="text-left head"><p>Aufgabe</p></th>
<th class="text-left head"><p>Kriterium</p></th>
<th class="text-left head"><p>Punkte</p></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr class="row-even"><td class="text-left"><p>1</p></td>
<td class="text-left"><p>Sie können das funktionierende Programm inklusive funktionierende Tests demonstrieren und erklären.</p></td>
<td class="text-left"><p></p></td>
</tr>
<tr class="row-odd"><td class="text-left"><p>1</p></td>
<td class="text-left"><p>Module einbinden, Header Files schreiben</p></td>
<td class="text-left"><p>2</p></td>
</tr>
<tr class="row-even"><td class="text-left"><p>2</p></td>
<td class="text-left"><p>Sie können das funktionierende Makefile demonstrieren und erklären.</p></td>
<td class="text-left"><p></p></td>
</tr>
<tr class="row-odd"><td class="text-left"><p>2</p></td>
<td class="text-left"><p>Neue Regeln hinzufügen</p></td>
<td class="text-left"><p>2</p></td>
</tr>
</tbody>
</table>
</section>
<section id="anhang">
<span id="appendix"></span><h2>6. Anhang<a class="headerlink" href="#anhang" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<section id="verwendete-zusatzliche-sprach-elemente">
<h3>6.1 Verwendete zusätzliche Sprach Elemente<a class="headerlink" href="#verwendete-zusatzliche-sprach-elemente" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<table><tr><td>
<p><strong>Sprach Element</strong></p>
</td><td>
<p><strong>Beschreibung</strong></p>
</td></tr>
<tr><td>
<div class="highlight-C notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="n">fprintf</span><span class="p">(</span><span class="n">stderr</span><span class="p">,</span> <span class="s">&quot;v=%d&quot;</span><span class="p">,</span> <span class="n">v</span><span class="p">)</span>
</pre></div>
</div>
</td><td>
<p>Formatierte Ausgabe auf den Standard Error Stream. Siehe <em><strong>man 3
stderr</strong></em> und <em><strong>man 3 fprintf</strong></em>.</p>
</td></tr>
</table>
</section>
<section id="verarbeitung-und-verwendete-file-formate-a-name-file-formats-a">
<h3>6.2 Verarbeitung und verwendete File Formate <a name="file_formats"></a><a class="headerlink" href="#verarbeitung-und-verwendete-file-formate-a-name-file-formats-a" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<p>Das Programm in diesem Praktikum ist Teil für die graphische
Darstellung von <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">#include</span></code> File Abhängigkeit von C Files.</p>
<p>Den ersten Schritt für die Darstellung der <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">#include</span></code> File
Abhängigkeiten bietet der Compiler. Der Compiler kann mittels der <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">-H</span></code>
Command Line Option auf <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">stderr</span></code> ein Text File generieren, welches die
tatsächlich verwendeten Header Files auflistet. Zusätzlich wird im
Resultat die Verschachtelungstiefe der Includes angegeben.</p>
<p>Im zweiten Schritt übersetzt das Programm (<code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">dep2dot</span></code>) dieses
Praktikums solche Dependency Files (<code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">dep</span></code>) in eine Text Repräsentation
der Abhängigkeiten (<code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">dot</span></code>) welche in graphische Darstel-lung (<code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">png</span></code>)
übersetzt werden kann.</p>
<p>Als Tool zur Übersetzung der <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">dot</span></code> Files in das <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">png</span></code> Format dient das
<code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">dot</span></code> Tool. Dieses Tool muss gegebenenfalls installiert werden:</p>
<p><code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">sudo</span> <span class="pre">apt</span> <span class="pre">install</span> <span class="pre">graphviz</span></code></p>
<p>Die <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">png</span></code> Files können dann z.B. in der Programm Dokumentation
integriert werden (Darstellung zu Test Zwecken z.B. mittels <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">firefox</span> <span class="pre">file.png</span></code>).</p>
<section id="dep-file">
<h4>6.2.1 dep File<a class="headerlink" href="#dep-file" title="Permalink to this headline"></a></h4>
<p>Siehe: <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">man</span> <span class="pre">gcc</span></code></p>
<div class="highlight-bash notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>-H Print the name of each header file used, <span class="k">in</span> addition to other
normal activities. Each name is indented to show how deep <span class="k">in</span> the
<span class="c1">#include stack it is. [...]</span>
</pre></div>
</div>
<p>Das File wird auf <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">stderr</span></code> ausgegeben.</p>
<p><strong>Beispiel File</strong> (für Abhängigkeiten des <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">main.c</span></code> Files des <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">dep2dot</span></code> Programms)</p>
<div class="highlight-bash notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>. /usr/include/stdio.h
.. /usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/libc-header-start.h
... /usr/include/features.h
.... /usr/include/x86_64-linux-gnu/sys/cdefs.h
..... /usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/wordsize.h
..... /usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/long-double.h
.... /usr/include/x86_64-linux-gnu/gnu/stubs.h
..... /usr/include/x86_64-linux-gnu/gnu/stubs-64.h
.. /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/7/include/stddef.h
.. /usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/types.h
... /usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/wordsize.h
... /usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/typesizes.h
.. /usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/types/__FILE.h
.. /usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/types/FILE.h
.. /usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/libio.h
... /usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/_G_config.h
.... /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/7/include/stddef.h
.... /usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/types/__mbstate_t.h
... /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/7/include/stdarg.h
.. /usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/stdio_lim.h
.. /usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/sys_errlist.h
. /usr/include/stdlib.h
.. /usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/libc-header-start.h
.. /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/7/include/stddef.h
.. /usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/floatn.h
... /usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/floatn-common.h
.... /usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/long-double.h
.. /usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/stdlib-float.h
. src/error.h
.. /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/7/include/stddef.h
. src/data.h
.. /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/7/include/stddef.h
. src/output.h
Multiple include guards may be useful <span class="k">for</span>:
/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/stdlib-float.h
/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/sys_errlist.h
/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/typesizes.h
/usr/include/x86_64-linux-gnu/gnu/stubs-64.h
/usr/include/x86_64-linux-gnu/gnu/stubs.h
</pre></div>
</div>
</section>
<section id="dot-file">
<h4>6.2.2 dot File<a class="headerlink" href="#dot-file" title="Permalink to this headline"></a></h4>
<p><strong>Graphviz</strong> ist ein mächtiges Tool-Set welches Graphen, definiert in
einem <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">dot</span></code>-Text File, automatisch anordnet und in <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">png</span></code>, <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">gif</span></code> und
andere Formate übersetzt.</p>
<p>Siehe die offizielle Web-Page
<a class="reference external" href="https://www.graphviz.org/">https://www.graphviz.org/</a>.</p>
<p>Es gibt als Teil dieses Tool-Sets verschiedene Übersetzer. Der hier
verwendete ist der Basis-übersetzer: <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">dot</span></code>.</p>
<p>Das <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">dot</span></code>-File Format kennt viele Möglichkeiten die Knoten und Kanten
eines Graphen und de-ren Anordnung anzugeben.</p>
<p>Der Vorteil eines solchen Tool-Sets ist, dass man den Inhalt (den
Graphen) einfach definieren kann und sich nicht um das komplexe
Problem der ansprechenden Visualisierung kümmern muss.</p>
<p><strong>Beispiel File</strong> (<code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">dot</span> <span class="pre">-Tpng</span> <span class="pre">sample.dot</span> <span class="pre">&gt;</span> <span class="pre">sample.png</span></code>)</p>
<div class="highlight-C notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="n">digraph</span> <span class="n">G</span> <span class="p">{</span>
<span class="n">node</span> <span class="p">[</span><span class="n">shape</span><span class="o">=</span><span class="n">box</span><span class="p">]</span>
<span class="n">A</span> <span class="p">[</span><span class="n">label</span><span class="o">=</span><span class="s">&quot;a.c&quot;</span><span class="p">];</span>
<span class="n">B</span> <span class="p">[</span><span class="n">label</span><span class="o">=</span><span class="s">&quot;a.h&quot;</span><span class="p">];</span>
<span class="n">C</span> <span class="p">[</span><span class="n">label</span><span class="o">=</span><span class="s">&quot;b.h&quot;</span><span class="p">];</span>
<span class="n">subgraph</span> <span class="n">cluster_c0</span> <span class="p">{</span>
<span class="n">label</span><span class="o">=</span><span class="s">&quot;main&quot;</span><span class="p">;</span> <span class="n">color</span><span class="o">=</span><span class="n">black</span><span class="p">;</span>
<span class="n">A</span><span class="p">;</span>
<span class="p">}</span>
<span class="n">subgraph</span> <span class="n">cluster_c1</span> <span class="p">{</span>
<span class="n">label</span><span class="o">=</span><span class="s">&quot;others&quot;</span><span class="p">;</span> <span class="n">style</span><span class="o">=</span><span class="n">filled</span><span class="p">;</span> <span class="n">col</span><span class="o">-</span><span class="n">or</span><span class="o">=</span><span class="n">lightgrey</span><span class="p">;</span>
<span class="p">{</span> <span class="n">B</span><span class="p">;</span> <span class="n">C</span><span class="p">;</span> <span class="n">rank</span><span class="o">=</span><span class="n">same</span><span class="p">;</span> <span class="p">}</span>
<span class="p">}</span>
<span class="n">A</span> <span class="o">-&gt;</span> <span class="n">B</span><span class="p">;</span>
<span class="n">A</span> <span class="o">-&gt;</span> <span class="n">C</span><span class="p">;</span>
<span class="n">B</span> <span class="o">-&gt;</span> <span class="n">C</span><span class="p">;</span>
<span class="p">}</span>
</pre></div>
</div>
</section>
<section id="png-file">
<h4>6.2.3 png File<a class="headerlink" href="#png-file" title="Permalink to this headline"></a></h4>
<p>Das <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">png</span></code> Format ist ein verlustfrei komprimiertes Raster Graphik
Format. Es wird oft in Web Pages verwendet.</p>
<hr class="docutils" />
<p>Version: 15.02.2022</p>
</section>
</section>
</section>
</section>
</div>
</div>
</div>
<div class="sphinxsidebar" role="navigation" aria-label="main navigation">
<div class="sphinxsidebarwrapper">
<p class="logo">
<a href="../index.html">
<img class="logo" src="../_static/logo.png" alt="Logo"/>
<h1 class="logo logo-name">SNP Labs</h1>
</a>
</p>
<h3>Navigation</h3>
<ul>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P01_Erste_Schritte_mit_C/README.html">01 - Erste Schritte mit C</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P02_Funktionen_Datentyp_enum/README.html">02: Funktionen, Datentyp “enum”</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P03_Bit_Operation_struct_typedef/README.html">03 - Bit Operationen, Struct, Typedef</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="new_P04/P04_Modularisieren_von_C_Code.html">04 - Modularisieren von C Code</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P05_TicTacToe/README.html">05 - Arrays/Strings/TicTacToe</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P06_Personen_Verwaltung_Linked_List/README.html">06 - Personen Verwaltung – Linked List</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P07_Prozesse_und_Threads/README.html">07 - Prozesse und Threads</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P08_Sync/README.html">08 - Synchronisationsprobleme</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P09_File_Operations/README.html">09 - File Operations</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P10_IPC/README.html">10 - IPC</a></li>
</ul>
<div class="relations">
<h3>Related Topics</h3>
<ul>
<li><a href="../index.html">Documentation overview</a><ul>
</ul></li>
</ul>
</div>
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<h3 id="searchlabel">Quick search</h3>
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<form class="search" action="../search.html" method="get">
<input type="text" name="q" aria-labelledby="searchlabel" autocomplete="off" autocorrect="off" autocapitalize="off" spellcheck="false"/>
<input type="submit" value="Go" />
</form>
</div>
</div>
<script>$('#searchbox').show(0);</script>
</div>
</div>
<div class="clearer"></div>
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&copy;2022, stsh.
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&amp; <a href="https://github.com/bitprophet/alabaster">Alabaster 0.7.12</a>
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<a href="../_sources/P04_Modularisieren_von_C_Code/README.md.txt"
rel="nofollow">Page source</a>
</div>
</body>
</html>

289
build/html/P04_Modularisieren_von_C_Code/new_P04/P04_Modularisieren_von_C_Code.html Normal file
View File

@ -0,0 +1,289 @@
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="utf-8" />
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0" /><meta name="generator" content="Docutils 0.17.1: http://docutils.sourceforge.net/" />
<title>04 - Modularisieren von C Code &#8212; SNP Labs documentation</title>
<link rel="stylesheet" type="text/css" href="../../_static/pygments.css" />
<link rel="stylesheet" type="text/css" href="../../_static/alabaster.css" />
<script data-url_root="../../" id="documentation_options" src="../../_static/documentation_options.js"></script>
<script src="../../_static/jquery.js"></script>
<script src="../../_static/underscore.js"></script>
<script src="../../_static/doctools.js"></script>
<link rel="index" title="Index" href="../../genindex.html" />
<link rel="search" title="Search" href="../../search.html" />
<link rel="next" title="05 - Arrays/Strings/TicTacToe" href="../../P05_TicTacToe/README.html" />
<link rel="prev" title="03 - Bit Operationen, Struct, Typedef" href="../../P03_Bit_Operation_struct_typedef/README.html" />
<link rel="stylesheet" href="../../_static/custom.css" type="text/css" />
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=0.9, maximum-scale=0.9" />
</head><body>
<div class="document">
<div class="documentwrapper">
<div class="bodywrapper">
<div class="body" role="main">
<section class="tex2jax_ignore mathjax_ignore" id="modularisieren-von-c-code">
<h1>04 - Modularisieren von C Code<a class="headerlink" href="#modularisieren-von-c-code" title="Permalink to this headline"></a></h1>
<hr class="docutils" />
<section id="ubersicht">
<h2>1. Übersicht<a class="headerlink" href="#ubersicht" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>In diesem Praktikum wird eine kleine Sammlung von Funktionen als Modul erstellt.</p>
<p>In der ersten Aufgabe schreiben Sie zu einem bestehenden C Programm die notwendigen Header Files plus passen das Makefile so an, dass die entsprechenden Module mit kompiliert werden.</p>
<p>In der zweiten Aufgabe erstellen Sie Makefile Regeln um aus Konfigurationsdateien graphischen Darstellungen zu erzeugen.</p>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="lernziele">
<h2>2. Lernziele<a class="headerlink" href="#lernziele" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>In diesem Praktikum lernen Sie die Handgriffe um ein Programm zu modularisieren, d.h. in mehrere Module aufzuteilen.</p>
<ul class="simple">
<li><p>Sie wissen, dass ein Modul aus einem C-File und einem passenden H-File bestehen.</p></li>
<li><p>Sie können Header Files korrekt strukturieren.</p></li>
<li><p>Sie wissen wie <strong>Include Guards</strong> anzuwenden sind.</p></li>
<li><p>Sie können Module im <strong>Makefile</strong> zur Kompilation hinzufügen.</p></li>
<li><p>Sie können anhand einer Beschreibung Typen und Funktionen in den passenden Header Files deklarieren.</p></li>
<li><p>Sie können <strong>Makefile</strong> Regeln schreiben.</p></li>
</ul>
<p>Die Bewertung dieses Praktikums ist am Ende angegeben.</p>
<p>Erweitern Sie die vorgegebenen Code Gerüste, welche im <strong>git</strong> Repository <strong>snp-lab-code</strong> verfügbar sind.</p>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="aufgabe-1-modularisieren">
<h2>3. Aufgabe 1: Modularisieren<a class="headerlink" href="#aufgabe-1-modularisieren" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p><img alt="" src="../../_images/P04_Aufgabenstellung.png" /></p>
<section id="teilaufgabe-modules-einbinden-header-files-schreiben">
<h3>3.1 Teilaufgabe Modules einbinden, Header Files schreiben<a class="headerlink" href="#teilaufgabe-modules-einbinden-header-files-schreiben" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<ul class="simple">
<li><p>src/objects.h</p>
<ul>
<li><p>2 Datenstukturen definieren</p></li>
<li><p><code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">struct</span> <span class="pre">point</span></code> mit 2 double für x und y Koordinate</p></li>
<li><p><code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">struct</span> <span class="pre">line</span></code> mit 2 point</p></li>
</ul>
</li>
<li><p>src/functions.h und .c</p>
<ul>
<li><p>2 Funktionen deklarieren und definieren</p></li>
<li><p>Berechnung der Länge <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">get_length</span></code>einer Linie (Annahme: Koordinaten sind alle positiv)</p>
<ul>
<li><p>l = sqrt(h^ 2 + b^ 2)</p></li>
<li><p>ev. muss hier in den Anhang <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">#include</span> <span class="pre">&lt;math.h&gt;</span></code></p></li>
</ul>
</li>
<li><p>Berechnung der Steigung <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">get_slope</span></code> der Linie gegenüber dem Koordinatensystem</p>
<ul>
<li><p>m = h / b</p></li>
</ul>
</li>
</ul>
</li>
<li><p>tests vorgeben</p></li>
<li><p>src/objects.h</p>
<ul>
<li><p>Include Guard</p></li>
<li><p>Includes</p></li>
<li><p>Struct für Punkt und Linie</p></li>
<li><p>Include Guard</p></li>
</ul>
</li>
<li><p>src/functions.h</p>
<ul>
<li><p>Include Guard</p></li>
<li><p>Includes</p></li>
<li><p>Deklarationen der Funktionen für Berechnung der Länge und Steigung</p></li>
<li><p>Include Guard</p></li>
</ul>
</li>
<li><p>src/functions.c</p>
<ul>
<li><p>Includes</p></li>
<li><p>Definitionen der Funktionen für Berechnung der Länge und Steigung</p></li>
<li><p>Include Guard</p></li>
</ul>
</li>
</ul>
</section>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="aufgabe-2-makefile-regeln">
<h2>4. Aufgabe 2: Makefile Regeln<a class="headerlink" href="#aufgabe-2-makefile-regeln" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>Makefile ergänzen, damit Modul <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">functions</span></code> korrekt eingebunden und kompiliert wird.</p>
<ol class="arabic simple">
<li><p>Kompilieren Sie das ganze mittels <strong>make clean default</strong>. Es sollten keine Compiler Fehler auftreten.</p></li>
</ol>
<section id="neue-regeln-hinzufugen">
<h3>4.1 Neue Regeln hinzufügen<a class="headerlink" href="#neue-regeln-hinzufugen" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<ul class="simple">
<li><p>Vorraussetzung: tab2svg.sh aus Praktikum 3 wird um die Möglichkeit erweitert eine Linie zu zeichnen (<code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">line:x1:y1:x2:y2:color</span></code>)</p></li>
<li><p>Studierende erstellen</p>
<ul>
<li><p>mind. 2 Files <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">long.line</span></code> und <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">short.line</span></code> mit 2 unterschiedlichen Linien</p></li>
<li><p>Makefile Regeln um aus einem File <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">.line</span></code> ein File <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">.svg</span></code> mit Hilfe des Scripts zu erstellen</p></li>
<li><p>PHONY Regel <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">display</span></code> um beide <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">.svg</span></code> mit Firefox darzustellen</p>
<ul>
<li><p>Vorgabe: sie sollen eine Variable für die Input-Dateien nutzen</p></li>
</ul>
</li>
</ul>
</li>
</ul>
<p>Nachdem das Programm in Aufgabe 1 umgesetzt ist, geht es nun darum, im <strong>Makefile</strong> Regeln zu definieren welche die einzelnen Schritte von den Source Files zu den <strong>png</strong> Files ausführen.</p>
<p>Prüfen Sie schliesslich die Umsetzung mittels <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">make</span> <span class="pre">display</span></code>.</p>
</section>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="aufgabe-3">
<h2>5. Aufgabe 3<a class="headerlink" href="#aufgabe-3" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<ul class="simple">
<li><p>Studierende sollen Ausgabe von <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">make</span> <span class="pre">doc</span></code> analysieren und die Include Diagramme erklären können</p></li>
</ul>
<div class="highlight-default notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="n">make</span> <span class="n">doc</span>
<span class="n">firefox</span> <span class="n">doc</span><span class="o">/</span><span class="n">index</span><span class="o">.</span><span class="n">html</span> <span class="o">&amp;</span>
</pre></div>
</div>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="bewertung">
<h2>6. Bewertung<a class="headerlink" href="#bewertung" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>Die gegebenenfalls gestellten Theorieaufgaben und der funktionierende Programmcode müssen der Praktikumsbetreuung gezeigt werden. Die Lösungen müssen mündlich erklärt werden.</p>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="erweiterung-doxyfile-fur-abhangigkeitsanalyse">
<h2>7. Erweiterung Doxyfile für Abhängigkeitsanalyse<a class="headerlink" href="#erweiterung-doxyfile-fur-abhangigkeitsanalyse" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<div class="highlight-default notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="o">---</span> <span class="o">/</span><span class="n">home</span><span class="o">/</span><span class="n">vagrant</span><span class="o">/</span><span class="n">huno</span><span class="o">/</span><span class="n">snp</span><span class="o">-</span><span class="n">new</span><span class="o">/</span><span class="n">snp</span><span class="o">/</span><span class="n">praktika</span><span class="o">/</span><span class="n">Shared</span><span class="o">/</span><span class="n">work</span><span class="o">/</span><span class="n">Doxyfile</span> <span class="mi">2022</span><span class="o">-</span><span class="mi">02</span><span class="o">-</span><span class="mi">07</span> <span class="mi">21</span><span class="p">:</span><span class="mi">16</span><span class="p">:</span><span class="mf">42.343302707</span> <span class="o">+</span><span class="mi">0100</span>
<span class="o">+++</span> <span class="o">/</span><span class="n">home</span><span class="o">/</span><span class="n">vagrant</span><span class="o">/</span><span class="n">snp</span><span class="o">/</span><span class="n">Doxyfile</span> <span class="mi">2022</span><span class="o">-</span><span class="mi">02</span><span class="o">-</span><span class="mi">07</span> <span class="mi">22</span><span class="p">:</span><span class="mi">22</span><span class="p">:</span><span class="mf">36.266839126</span> <span class="o">+</span><span class="mi">0100</span>
<span class="o">@@</span> <span class="o">-</span><span class="mi">297</span><span class="p">,</span><span class="mi">14</span> <span class="o">+</span><span class="mi">297</span><span class="p">,</span><span class="mi">14</span> <span class="o">@@</span>
<span class="n">UML_LOOK</span> <span class="o">=</span> <span class="n">NO</span>
<span class="n">UML_LIMIT_NUM_FIELDS</span> <span class="o">=</span> <span class="mi">10</span>
<span class="n">TEMPLATE_RELATIONS</span> <span class="o">=</span> <span class="n">NO</span>
<span class="o">-</span><span class="n">INCLUDE_GRAPH</span> <span class="o">=</span> <span class="n">NO</span>
<span class="o">-</span><span class="n">INCLUDED_BY_GRAPH</span> <span class="o">=</span> <span class="n">NO</span>
<span class="o">+</span><span class="n">INCLUDE_GRAPH</span> <span class="o">=</span> <span class="n">YES</span>
<span class="o">+</span><span class="n">INCLUDED_BY_GRAPH</span> <span class="o">=</span> <span class="n">YES</span>
<span class="n">CALL_GRAPH</span> <span class="o">=</span> <span class="n">NO</span>
<span class="n">CALLER_GRAPH</span> <span class="o">=</span> <span class="n">NO</span>
<span class="o">-</span><span class="n">GRAPHICAL_HIERARCHY</span> <span class="o">=</span> <span class="n">NO</span>
<span class="o">-</span><span class="n">DIRECTORY_GRAPH</span> <span class="o">=</span> <span class="n">NO</span>
<span class="o">+</span><span class="n">GRAPHICAL_HIERARCHY</span> <span class="o">=</span> <span class="n">YES</span>
<span class="o">+</span><span class="n">DIRECTORY_GRAPH</span> <span class="o">=</span> <span class="n">YES</span>
<span class="n">DOT_IMAGE_FORMAT</span> <span class="o">=</span> <span class="n">png</span>
<span class="o">-</span><span class="n">INTERACTIVE_SVG</span> <span class="o">=</span> <span class="n">NO</span>
<span class="o">+</span><span class="n">INTERACTIVE_SVG</span> <span class="o">=</span> <span class="n">YES</span>
<span class="n">DOT_PATH</span> <span class="o">=</span>
<span class="n">DOTFILE_DIRS</span> <span class="o">=</span>
<span class="n">MSCFILE_DIRS</span> <span class="o">=</span>
</pre></div>
</div>
</section>
</section>
</div>
</div>
</div>
<div class="sphinxsidebar" role="navigation" aria-label="main navigation">
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<h1 class="logo logo-name">SNP Labs</h1>
</a>
</p>
<h3>Navigation</h3>
<ul class="current">
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../../P01_Erste_Schritte_mit_C/README.html">01 - Erste Schritte mit C</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../../P02_Funktionen_Datentyp_enum/README.html">02: Funktionen, Datentyp “enum”</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../../P03_Bit_Operation_struct_typedef/README.html">03 - Bit Operationen, Struct, Typedef</a></li>
<li class="toctree-l1 current"><a class="current reference internal" href="#">04 - Modularisieren von C Code</a><ul>
<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#ubersicht">1. Übersicht</a></li>
<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#lernziele">2. Lernziele</a></li>
<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#aufgabe-1-modularisieren">3. Aufgabe 1: Modularisieren</a><ul>
<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#teilaufgabe-modules-einbinden-header-files-schreiben">3.1 Teilaufgabe Modules einbinden, Header Files schreiben</a></li>
</ul>
</li>
<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#aufgabe-2-makefile-regeln">4. Aufgabe 2: Makefile Regeln</a><ul>
<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#neue-regeln-hinzufugen">4.1 Neue Regeln hinzufügen</a></li>
</ul>
</li>
<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#aufgabe-3">5. Aufgabe 3</a></li>
<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#bewertung">6. Bewertung</a></li>
<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#erweiterung-doxyfile-fur-abhangigkeitsanalyse">7. Erweiterung Doxyfile für Abhängigkeitsanalyse</a></li>
</ul>
</li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../../P05_TicTacToe/README.html">05 - Arrays/Strings/TicTacToe</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../../P06_Personen_Verwaltung_Linked_List/README.html">06 - Personen Verwaltung – Linked List</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../../P07_Prozesse_und_Threads/README.html">07 - Prozesse und Threads</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../../P08_Sync/README.html">08 - Synchronisationsprobleme</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../../P09_File_Operations/README.html">09 - File Operations</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../../P10_IPC/README.html">10 - IPC</a></li>
</ul>
<div class="relations">
<h3>Related Topics</h3>
<ul>
<li><a href="../../index.html">Documentation overview</a><ul>
<li>Previous: <a href="../../P03_Bit_Operation_struct_typedef/README.html" title="previous chapter">03 - Bit Operationen, Struct, Typedef</a></li>
<li>Next: <a href="../../P05_TicTacToe/README.html" title="next chapter">05 - Arrays/Strings/TicTacToe</a></li>
</ul></li>
</ul>
</div>
<div id="searchbox" style="display: none" role="search">
<h3 id="searchlabel">Quick search</h3>
<div class="searchformwrapper">
<form class="search" action="../../search.html" method="get">
<input type="text" name="q" aria-labelledby="searchlabel" autocomplete="off" autocorrect="off" autocapitalize="off" spellcheck="false"/>
<input type="submit" value="Go" />
</form>
</div>
</div>
<script>$('#searchbox').show(0);</script>
</div>
</div>
<div class="clearer"></div>
</div>
<div class="footer">
&copy;2022, stsh.
|
Powered by <a href="http://sphinx-doc.org/">Sphinx 4.4.0</a>
&amp; <a href="https://github.com/bitprophet/alabaster">Alabaster 0.7.12</a>
|
<a href="../../_sources/P04_Modularisieren_von_C_Code/new_P04/P04_Modularisieren_von_C_Code.md.txt"
rel="nofollow">Page source</a>
</div>
</body>
</html>

424
build/html/P05_TicTacToe/P05_TicTacToe.html Normal file
View File

@ -0,0 +1,424 @@
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="utf-8" />
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0" /><meta name="generator" content="Docutils 0.17.1: http://docutils.sourceforge.net/" />
<title>05 - SNP: TicTacToe &#8212; SNP Labs documentation</title>
<link rel="stylesheet" type="text/css" href="../_static/pygments.css" />
<link rel="stylesheet" type="text/css" href="../_static/alabaster.css" />
<script data-url_root="../" id="documentation_options" src="../_static/documentation_options.js"></script>
<script src="../_static/jquery.js"></script>
<script src="../_static/underscore.js"></script>
<script src="../_static/doctools.js"></script>
<link rel="index" title="Index" href="../genindex.html" />
<link rel="search" title="Search" href="../search.html" />
<link rel="stylesheet" href="../_static/custom.css" type="text/css" />
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=0.9, maximum-scale=0.9" />
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<div class="bodywrapper">
<div class="body" role="main">
<section id="snp-tictactoe">
<h1><a class="toc-backref" href="#id1">05 - SNP: TicTacToe</a><a class="headerlink" href="#snp-tictactoe" title="Permalink to this headline"></a></h1>
<a class="reference internal image-reference" href="P05_TicTacToe/zhaw_neg_P2945.jpg"><img alt="P05_TicTacToe/zhaw_neg_P2945.jpg" class="align-right" src="P05_TicTacToe/zhaw_neg_P2945.jpg" style="width: 25.0px; height: 25.0px;" /></a>
<div class="contents topic" id="contents">
<p class="topic-title">Contents</p>
<ul class="simple">
<li><p><a class="reference internal" href="#snp-tictactoe" id="id1">05 - SNP: TicTacToe</a></p>
<ul>
<li><p><a class="reference internal" href="#ubersicht" id="id2">Übersicht</a></p></li>
<li><p><a class="reference internal" href="#lernziele" id="id3">Lernziele</a></p></li>
<li><p><a class="reference internal" href="#aufgabe-tictactoe" id="id4">Aufgabe: TicTacToe</a></p>
<ul>
<li><p><a class="reference internal" href="#test-driven-development" id="id5">Test-Driven-Development</a></p></li>
<li><p><a class="reference internal" href="#test-model-init" id="id6">3.2 test_model_init</a></p></li>
<li><p><a class="reference internal" href="#test-model-get-state-test-model-get-winner" id="id7">3.3 test_model_get_state test_model_get_winner</a></p></li>
<li><p><a class="reference internal" href="#test-model-can-move" id="id8">3.4 test_model_can_move</a></p></li>
<li><p><a class="reference internal" href="#test-model-move-test-model-get-win-line" id="id9">3.5 test_model_move test_model_get_win_line</a></p></li>
</ul>
</li>
<li><p><a class="reference internal" href="#bewertung" id="id10">4. Bewertung</a></p></li>
</ul>
</li>
</ul>
</div>
<section id="ubersicht">
<h2><a class="toc-backref" href="#id2">Übersicht</a><a class="headerlink" href="#ubersicht" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>In diesem Praktikum erweitern Sie einen Programm Rahmen zu einem funktionierenden TicTacToe Spiel. Bei TicTacToe legen zwei Spieler abwechselnd auf einem 3x3 Brett einen Stein, bis ein Spieler mit einer horizontalen, vertikalen oder diagonalen Linie gewinnt, oder alle Felder besetzt sind.</p>
<img alt="../_images/TicTacToe.svg" src="../_images/TicTacToe.svg" /><p>In der Aufgabe implementieren Sie die fehlenden Funktionen bis alle Tests erfolgreich durchlau-fen. Die gewählte Vorgehensweise ist somit TDD – Test-Driven-Development: es existieren zuerst Tests welche alle fehlschlagen. Schrittweise werden die Funktionen implementiert bis alle Tests erfolgreich durchlaufen.</p>
<p>Wenn die Tests erfolgreich durchlaufen, wird auch das Programm funktionieren und Sie können jemanden mit dem Spiel herausfordern 😉.</p>
</section>
<section id="lernziele">
<h2><a class="toc-backref" href="#id3">Lernziele</a><a class="headerlink" href="#lernziele" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>In diesem Praktikum lernen Sie den Zugriff auf Arrays.</p>
<blockquote>
<div><ul class="simple">
<li><p>Sie können anhand einer Beschreibung im Code die fehlenden Funktionen implementieren wo auf Arrays zugegriffen wird.</p></li>
</ul>
</div></blockquote>
<p>Die Bewertung dieses Praktikums ist am Ende angegeben.</p>
<p>Erweitern Sie die vorgegebenen Code Gerüste, welche im git Repository snp-lab-code verfügbar sind.</p>
</section>
<section id="aufgabe-tictactoe">
<h2><a class="toc-backref" href="#id4">Aufgabe: TicTacToe</a><a class="headerlink" href="#aufgabe-tictactoe" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>Das zu ergänzende Programm tic-tac-toe hat folgende Funktionalität:
#. es stellt ein 3x3 TicTacToe Spielbrett auf dem Terminal dar
#. es liest von stdin eine Ziffer 0…9 ein, wobei 0 für Programm-Terminieren, die übrigen Ziffern für die Wahl eines Feldes stehen
#. der erste Spielzug wird von Spieler A geführt, danach wechselt das Programm zwischen den Spielern A und B
# bei Gewinn oder bei vollem Brett ist das Spiel vorbei</p>
<p>Wenn die Aufgabe erfolgreich umgesetzt ist, können Sie das Spiel ausführen:
<code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">`bash</span>
<span class="pre">bin/tic-tac-toe</span>
<span class="pre">`</span></code></p>
<p>Als Abnahme müssen die Tests unverändert ohne Fehler ausgeführt werden (<code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">make</span> <span class="pre">test</span></code>).</p>
<p>Die Architektur des Programms folgt dem MVC – Model-View-Control Paradigma. Dieses Paradigma besagt, dass die View (Eingabe und Darstellung) über Control (Vermittler) das Modell (die eigentliche Programm-Logik) steuert und darstellt. Dabei sind folgende Abhängigkeiten gegeben:</p>
<img alt="../_images/MVC_pattern.svg" src="../_images/MVC_pattern.svg" /><section id="test-driven-development">
<h3><a class="toc-backref" href="#id5">Test-Driven-Development</a><a class="headerlink" href="#test-driven-development" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<p>Das Programm besteht aus folgenden Files:</p>
<table class="docutils align-default">
<colgroup>
<col style="width: 50%" />
<col style="width: 50%" />
</colgroup>
<tbody>
<tr class="row-odd"><td><p>Datei</p></td>
<td><p>ToDo</p></td>
</tr>
<tr class="row-even"><td><p>Makefile</p></td>
<td><ul class="simple">
<li></li>
</ul>
</td>
</tr>
<tr class="row-odd"><td><p>tests/tests.c</p></td>
<td><ul class="simple">
<li></li>
</ul>
</td>
</tr>
<tr class="row-even"><td><p>src/main.c</p></td>
<td><ul class="simple">
<li></li>
</ul>
</td>
</tr>
<tr class="row-odd"><td><p>src/view.h</p></td>
<td><ul class="simple">
<li></li>
</ul>
</td>
</tr>
<tr class="row-even"><td><p>src/view.c</p></td>
<td><ul class="simple">
<li></li>
</ul>
</td>
</tr>
<tr class="row-odd"><td><p>src/control.h</p></td>
<td><ul class="simple">
<li></li>
</ul>
</td>
</tr>
<tr class="row-even"><td><p>src/control.c</p></td>
<td><ul class="simple">
<li></li>
</ul>
</td>
</tr>
<tr class="row-odd"><td><p>src/model.h</p></td>
<td><ul class="simple">
<li></li>
</ul>
</td>
</tr>
<tr class="row-even"><td><p>src/model.c</p></td>
<td><p>siehe unten</p></td>
</tr>
</tbody>
</table>
<ol class="arabic simple">
<li><p>Führen Sie <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">make</span> <span class="pre">test</span></code> aus:</p></li>
</ol>
<blockquote>
<div><p>Suite: lab test
Test: test_model_init
init_model:… 0/0 FAILED</p>
<blockquote>
<div><ol class="arabic simple">
<li><p>tests/tests.c:62 - CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(instance-&gt;board[row][col],model_state_none)</p></li>
</ol>
</div></blockquote>
<dl>
<dt>Test: test_model_get_state …FAILED</dt><dd><ol class="arabic simple">
<li><p>tests/tests.c:62 - CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(instance-&gt;board[row][col],model_state_none)</p></li>
</ol>
</dd>
<dt>Test: test_model_get_winner …FAILED</dt><dd><ol class="arabic simple">
<li><p>tests/tests.c:62 - CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(instance-&gt;board[row][col],model_state_none)</p></li>
</ol>
</dd>
<dt>Test: test_model_can_move …FAILED</dt><dd><ol class="arabic simple">
<li><p>tests/tests.c:62 - CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(instance-&gt;board[row][col],model_state_none)</p></li>
</ol>
</dd>
<dt>Test: test_model_move …FAILED</dt><dd><ol class="arabic simple">
<li><p>tests/tests.c:62 - CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(instance-&gt;board[row][col],model_state_none)</p></li>
</ol>
</dd>
<dt>Test: test_model_get_win_line …FAILED</dt><dd><ol class="arabic simple">
<li><p>tests/tests.c:62 - CU_ASSERT_EQUAL_FATAL(instance-&gt;board[row][col],model_state_none)</p></li>
</ol>
</dd>
<dt>Run Summary: Type Total Ran Passed Failed Inactive</dt><dd><blockquote>
<div><dl class="simple">
<dt>suites 1 1 n/a 0 0</dt><dd><p>tests 6 6 0 6 0</p>
</dd>
</dl>
</div></blockquote>
<p>asserts 6 6 0 6 n/a</p>
</dd>
</dl>
</div></blockquote>
<p>2. Konzentrieren Sie sich auf den ersten Test der fehlschlägt. Dies ist ein Unit Test, welcher die Funktion <strong>model_init()</strong> prüft. Suchen Sie die Funktion in <strong>src/model.h</strong> und <strong>src/model.c</strong>.
Was ist die geforderte Funktionalität und wie ist sie implementiert?
Suchen Sie die darin aufgerufene <strong>model_init()</strong> Funktion und implementieren Sie diese.</p>
<div class="highlight-c notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="kt">void</span> <span class="nf">model_init</span><span class="p">(</span><span class="n">model_t</span> <span class="o">*</span><span class="n">instance</span><span class="p">)</span> <span class="p">{</span>
<span class="n">assert</span><span class="p">(</span><span class="n">instance</span><span class="p">);</span>
<span class="c1">// Instructions to the students:</span>
<span class="c1">// set all fields of the board to model_state_none</span>
<span class="c1">// BEGIN-STUDENTS-TO-ADD-CODE</span>
<span class="c1">// END-STUDENTS-TO-ADD-CODE }</span>
</pre></div>
</div>
<ol class="arabic simple" start="3">
<li><p>Führen Sie <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">make</span> <span class="pre">test</span></code> und korrigieren Sie obige Funktion, bis der Test nicht mehr fehlschlägt.</p></li>
</ol>
</section>
<section id="test-model-init">
<h3><a class="toc-backref" href="#id6">3.2 test_model_init</a><a class="headerlink" href="#test-model-init" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<p>Gehen Sie analog zur ersten Teilaufgabe vor:
1. Führen Sie <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">make</span> <span class="pre">test</span></code> aus.
2. Suchen Sie die Funktion <strong>model_get_state()</strong> in <strong>model.h</strong> und <strong>model.c</strong>.
3. Implementieren Sie die intern benutzte Funktion <strong>get_state()</strong> gemäss der Anleitung im Code.</p>
<div class="highlight-c notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="n">model_state_t</span> <span class="nf">model_get_state</span><span class="p">(</span><span class="n">model_t</span> <span class="o">*</span><span class="n">instance</span><span class="p">,</span> <span class="n">model_pos_t</span> <span class="n">pos</span><span class="p">)</span>
<span class="p">{</span>
<span class="n">assert</span><span class="p">(</span><span class="n">instance</span><span class="p">);</span>
<span class="n">assert_pos</span><span class="p">(</span><span class="n">pos</span><span class="p">);</span>
<span class="c1">// Instructions to the students:</span>
<span class="c1">// replace the stub implementation my access to the field at the given position.</span>
<span class="c1">// BEGIN-STUDENTS-TO-ADD-CODE</span>
<span class="k">return</span> <span class="n">model_state_none</span><span class="p">;</span> <span class="c1">// stub</span>
<span class="c1">// END-STUDENTS-TO-ADD-CODE</span>
<span class="p">}</span>
</pre></div>
</div>
<ol class="arabic simple" start="4">
<li><p>Führen Sie <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">make</span> <span class="pre">test</span></code> und korrigieren Sie, bis die beiden Tests nicht mehr fehlschlagen.</p></li>
</ol>
</section>
<section id="test-model-get-state-test-model-get-winner">
<h3><a class="toc-backref" href="#id7">3.3 test_model_get_state test_model_get_winner</a><a class="headerlink" href="#test-model-get-state-test-model-get-winner" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<p>Gehen Sie analog zur ersten Teilaufgabe vor:
1. Führen Sie <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">make</span> <span class="pre">test</span></code> aus.
2. Suchen Sie die Funktion <strong>model_get_state()</strong> in <strong>model.h</strong> und <strong>model.c</strong>.
3. Implementieren Sie die intern benutzte Funktion <strong>get_state()</strong> gemäss der Anleitung im Code.</p>
<div class="highlight-c notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="n">model_state_t</span> <span class="nf">model_get_state</span><span class="p">(</span><span class="n">model_t</span> <span class="o">*</span><span class="n">instance</span><span class="p">,</span> <span class="n">model_pos_t</span> <span class="n">pos</span><span class="p">)</span>
<span class="p">{</span>
<span class="n">assert</span><span class="p">(</span><span class="n">instance</span><span class="p">);</span>
<span class="n">assert_pos</span><span class="p">(</span><span class="n">pos</span><span class="p">);</span>
<span class="c1">// Instructions to the students:</span>
<span class="c1">// replace the stub implementation my access to the field at the given position.</span>
<span class="c1">// BEGIN-STUDENTS-TO-ADD-CODE</span>
<span class="k">return</span> <span class="n">model_state_none</span><span class="p">;</span> <span class="c1">// stub</span>
<span class="c1">// END-STUDENTS-TO-ADD-CODE</span>
<span class="p">}</span>
</pre></div>
</div>
</section>
<section id="test-model-can-move">
<h3><a class="toc-backref" href="#id8">3.4 test_model_can_move</a><a class="headerlink" href="#test-model-can-move" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<p>Gehen Sie analog den obigen Teilaufgaben vor und implementieren Sie, gemäss Vorgaben im Code, die Funktion <strong>model_can_move()</strong>.</p>
<div class="highlight-c notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="kt">int</span> <span class="nf">model_can_move</span><span class="p">(</span><span class="n">model_t</span> <span class="o">*</span><span class="n">instance</span><span class="p">){</span>
<span class="n">assert</span><span class="p">(</span><span class="n">instance</span><span class="p">);</span>
<span class="k">if</span> <span class="p">(</span><span class="n">model_get_winner</span><span class="p">(</span><span class="n">instance</span><span class="p">)</span> <span class="o">==</span> <span class="n">model_state_none</span><span class="p">)</span> <span class="p">{</span>
<span class="c1">// Instructions to the students:</span>
<span class="c1">// scan all fields: return 1 with first field which equals model_state_none</span>
<span class="c1">// BEGIN-STUDENTS-TO-ADD-CODE</span>
<span class="c1">// END-STUDENTS-TO-ADD-CODE}</span>
<span class="k">return</span> <span class="mi">0</span><span class="p">;}</span>
</pre></div>
</div>
</section>
<section id="test-model-move-test-model-get-win-line">
<h3><a class="toc-backref" href="#id9">3.5 test_model_move test_model_get_win_line</a><a class="headerlink" href="#test-model-move-test-model-get-win-line" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<p>Schliesslich gehen Sie auch hier analog den obigen Teilaufgaben vor und implementieren Sie, gemäss Vorgaben im Code, die Funktion <strong>set_state()</strong>.</p>
<div class="highlight-c notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="cm">/**</span>
<span class="cm">* @brief Sets the field on the board to the given state.</span>
<span class="cm">* @param instance [INOUT] The instance which holds the state.</span>
<span class="cm">* @param pos [IN] The affected field.</span>
<span class="cm">* @param state [IN] The new state of the field.</span>
<span class="cm">*/</span>
<span class="k">static</span> <span class="kt">void</span> <span class="n">set_state</span><span class="p">(</span><span class="n">model_t</span> <span class="o">*</span><span class="n">instance</span><span class="p">,</span> <span class="n">model_pos_t</span> <span class="n">pos</span><span class="p">,</span> <span class="n">model_state_t</span> <span class="n">state</span><span class="p">)</span>
<span class="p">{</span>
<span class="n">assert_pos</span><span class="p">(</span><span class="n">pos</span><span class="p">);</span>
<span class="c1">// Instructions to the students:</span>
<span class="c1">// set the field of the board to the new state</span>
<span class="c1">// BEGIN-STUDENTS-TO-ADD-CODE</span>
<span class="c1">// END-STUDENTS-TO-ADD-CODE</span>
<span class="p">}</span>
</pre></div>
</div>
<p>Wenn die beiden obigen Teilaufgaben erfolgreich umgesetzt sind, laufen die Tests ohne Fehler durch und das Spiel kann gespielt werden.</p>
</section>
</section>
<section id="bewertung">
<h2><a class="toc-backref" href="#id10">4. Bewertung</a><a class="headerlink" href="#bewertung" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>Die gegebenenfalls gestellten Theorieaufgaben und der funktionierende Programmcode müssen der Praktikumsbetreuung gezeigt werden. Die Lösungen müssen mündlich erklärt werden.</p>
<table class="docutils align-default">
<colgroup>
<col style="width: 33%" />
<col style="width: 33%" />
<col style="width: 33%" />
</colgroup>
<tbody>
<tr class="row-odd"><td><p>Aufgabe</p></td>
<td><p>Kriterium</p></td>
<td><p>Gewicht</p></td>
</tr>
<tr class="row-even"><td><p>TicTacToe</p></td>
<td><p>Sie können das funktionierende Programm inklusive funktionierende Tests demonstrieren und erklären.</p></td>
<td></td>
</tr>
<tr class="row-odd"><td><p>TicTacToe</p></td>
<td><p>Teilaufgabe test_model_init</p></td>
<td><p>1</p></td>
</tr>
<tr class="row-even"><td><p>TicTacToe</p></td>
<td><p>Teilaufgabe test_model_get_state und test_model_get_winner</p></td>
<td><p>1</p></td>
</tr>
<tr class="row-odd"><td><p>TicTacToe</p></td>
<td><p>Teilaufgabe test_model_can_move</p></td>
<td><p>1</p></td>
</tr>
<tr class="row-even"><td><p>TicTacToe</p></td>
<td><p>Teilaufgabe test_model_move und test_model_get_win_line</p></td>
<td><p>1</p></td>
</tr>
</tbody>
</table>
<p>Version: 15.02.2022</p>
</section>
</section>
</div>
</div>
</div>
<div class="sphinxsidebar" role="navigation" aria-label="main navigation">
<div class="sphinxsidebarwrapper">
<p class="logo">
<a href="../index.html">
<img class="logo" src="../_static/logo.png" alt="Logo"/>
<h1 class="logo logo-name">SNP Labs</h1>
</a>
</p>
<h3>Navigation</h3>
<ul>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P01_Erste_Schritte_mit_C/README.html">01 - Erste Schritte mit C</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P02_Funktionen_Datentyp_enum/README.html">02: Funktionen, Datentyp “enum”</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P03_Bit_Operation_struct_typedef/README.html">03 - Bit Operationen, Struct, Typedef</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P04_Modularisieren_von_C_Code/new_P04/P04_Modularisieren_von_C_Code.html">04 - Modularisieren von C Code</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="README.html">05 - Arrays/Strings/TicTacToe</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P06_Personen_Verwaltung_Linked_List/README.html">06 - Personen Verwaltung – Linked List</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P07_Prozesse_und_Threads/README.html">07 - Prozesse und Threads</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P08_Sync/README.html">08 - Synchronisationsprobleme</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P09_File_Operations/README.html">09 - File Operations</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P10_IPC/README.html">10 - IPC</a></li>
</ul>
<div class="relations">
<h3>Related Topics</h3>
<ul>
<li><a href="../index.html">Documentation overview</a><ul>
</ul></li>
</ul>
</div>
<div id="searchbox" style="display: none" role="search">
<h3 id="searchlabel">Quick search</h3>
<div class="searchformwrapper">
<form class="search" action="../search.html" method="get">
<input type="text" name="q" aria-labelledby="searchlabel" autocomplete="off" autocorrect="off" autocapitalize="off" spellcheck="false"/>
<input type="submit" value="Go" />
</form>
</div>
</div>
<script>$('#searchbox').show(0);</script>
</div>
</div>
<div class="clearer"></div>
</div>
<div class="footer">
&copy;2022, stsh.
|
Powered by <a href="http://sphinx-doc.org/">Sphinx 4.4.0</a>
&amp; <a href="https://github.com/bitprophet/alabaster">Alabaster 0.7.12</a>
|
<a href="../_sources/P05_TicTacToe/P05_TicTacToe.rst.txt"
rel="nofollow">Page source</a>
</div>
</body>
</html>

393
build/html/P05_TicTacToe/README.html Normal file
View File

@ -0,0 +1,393 @@
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="utf-8" />
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0" /><meta name="generator" content="Docutils 0.17.1: http://docutils.sourceforge.net/" />
<title>05 - Arrays/Strings/TicTacToe &#8212; SNP Labs documentation</title>
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<script src="../_static/jquery.js"></script>
<script src="../_static/underscore.js"></script>
<script src="../_static/doctools.js"></script>
<link rel="index" title="Index" href="../genindex.html" />
<link rel="search" title="Search" href="../search.html" />
<link rel="next" title="06 - Personen Verwaltung – Linked List" href="../P06_Personen_Verwaltung_Linked_List/README.html" />
<link rel="prev" title="04 - Modularisieren von C Code" href="../P04_Modularisieren_von_C_Code/new_P04/P04_Modularisieren_von_C_Code.html" />
<link rel="stylesheet" href="../_static/custom.css" type="text/css" />
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=0.9, maximum-scale=0.9" />
</head><body>
<div class="document">
<div class="documentwrapper">
<div class="bodywrapper">
<div class="body" role="main">
<section class="tex2jax_ignore mathjax_ignore" id="arrays-strings-tictactoe">
<h1>05 - Arrays/Strings/TicTacToe<a class="headerlink" href="#arrays-strings-tictactoe" title="Permalink to this headline"></a></h1>
<hr class="docutils" />
<section id="ubersicht">
<h2>1. Übersicht<a class="headerlink" href="#ubersicht" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>In diesem Praktikum werden Sie in der ersten Aufgabe ein Programm zum Einlesen, Sortieren und Ausgeben von Strings von Grund auf entwickeln.</p>
<p>In der zweiten Aufgabe werden Sie einen Programmrahmen zu einem funktionierenden TicTacToe-Spiel erweitern. Sie implementieren hierbei die fehlenden Funktionen bis alle Tests erfolgreich durchlaufen. Die gewählte Vorgehensweise entspricht somit Test-Driven-Development (TDD). D.h. es existieren zuerst Tests, welche alle fehlschlagen. Schrittweise werden die Funktionen implementiert bis alle Tests erfolgreich durchlaufen. Wenn die Tests erfolgreich durchlaufen, wird auch das Programm funktionieren.</p>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="lernziele">
<h2>2. Lernziele<a class="headerlink" href="#lernziele" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>In diesem Praktikum schreiben Sie selbst von Grund auf ein C-Programme, das mit Strings operiert. Ferner ergänzen Sie ein bestehendes und lernen dabei den Zugriff auf Arrays.</p>
<ul class="simple">
<li><p>Sie können mit Arrays von Strings umgehen.</p></li>
<li><p>Sie können String-Funktionen aus der Standard Library verwenden.</p></li>
<li><p>Sie können anhand einer Beschreibung im Code die fehlenden Funktionen die auf Arrays zugreifen implementieren.</p></li>
</ul>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="aufgabe-1-sortieren-von-strings">
<h2>3. Aufgabe 1: Sortieren von Strings<a class="headerlink" href="#aufgabe-1-sortieren-von-strings" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>Schreiben Sie ein C-Programm, das bis zu 10 Wörter mit einer maximalen Länge von jeweils 20 char von der Tastatur einliest, diese in Grossbuchstaben umwandelt, in einem Array der Reihe nach ablegt und zum Schluss im Array alphabetisch sortiert und ausgibt. Wiederholt eingegebene Wörter sollen dabei ignoriert werden. Das Ende der Eingabe soll durch das Erreichen der zehn unterschiedlichen Wörter oder durch die Eingabe von „ZZZ“ erfolgen. Die Ausgabe der sortierten Wörter soll direkt nach Beendigung der Eingabe erfolgen.</p>
<p>Hinweise:</p>
<ul class="simple">
<li><p>Zur Speicherung der Wörter sollten Sie ein zweidimensionales Array verwenden.</p></li>
<li><p>Verwenden Sie die String-Funktionen der C Standard Library (include &lt;string.h&gt;), z.B. um Strings alphabetisch zu vergleichen.</p></li>
<li><p>Wenn Sie aus anderen Vorlesungen bereits einen effizienten Sortieralgorithmus kennen, können Sie diesen natürlich verwenden. Sonst erfinden Sie einfach einen eigenen.</p></li>
<li><p>Strukturieren Sie das Programm durch geeignete Funktionen.</p></li>
</ul>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="aufgabe-2-tictactoe">
<h2>4. Aufgabe 2: TicTacToe<a class="headerlink" href="#aufgabe-2-tictactoe" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>Das zu ergänzende Programm tic-tac-toe hat folgende Funktionalität:</p>
<ol class="arabic simple">
<li><p>es stellt ein 3x3 TicTacToe Spielbrett auf dem Terminal dar</p></li>
<li><p>es liest von stdin eine Ziffer 0…9 ein, wobei 0 für Programm-Terminieren, die übrigen Ziffern für die Wahl eines Feldes stehen</p></li>
<li><p>der erste Spielzug wird von Spieler A geführt, danach wechselt das Programm zwischen den Spielern A und B</p></li>
<li><p>bei Gewinn oder bei vollem Brett ist das Spiel vorbei</p></li>
</ol>
<p>Erweitern Sie die vorgegebenen Code Gerüste, welche im git Repository snp-lab-code verfügbar sind.</p>
<p>Wenn die Aufgabe erfolgreich umgesetzt ist, können Sie das Spiel ausführen:</p>
<div class="highlight-bash notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>bin/tic-tac-toe
</pre></div>
</div>
<p><img alt="" src="../_images/TicTacToe.png" /></p>
<p>Als Abnahme müssen die Tests unverändert ohne Fehler ausgeführt werden (<code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">make</span> <span class="pre">test</span></code>).</p>
<p>Die Architektur des Programms folgt dem MVC – Model-View-Control Paradigma. Dieses Paradigma besagt, dass die View (Eingabe und Darstellung) über Control (Vermittler) das Modell (die eigentliche Programm-Logik) steuert und darstellt. Dabei sind folgende Abhängigkeiten gegeben:</p>
<p><img alt="" src="../_images/MVC_pattern.png" /></p>
<hr class="docutils" />
<section id="teilaufgabe-test-model-init">
<h3>4.1 Teilaufgabe test_model_init<a class="headerlink" href="#teilaufgabe-test-model-init" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<p>Das Programm besteht aus folgenden Files:</p>
<table class="colwidths-auto docutils align-default">
<thead>
<tr class="row-odd"><th class="text-left head"><p>Datei</p></th>
<th class="text-left head"><p>ToDo</p></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr class="row-even"><td class="text-left"><p>Makefile</p></td>
<td class="text-left"><p>-&gt; gegeben, d.h. nichts anzupassen</p></td>
</tr>
<tr class="row-odd"><td class="text-left"><p>tests/tests.c</p></td>
<td class="text-left"><p>-&gt; gegeben, d.h. nichts anzupassen</p></td>
</tr>
<tr class="row-even"><td class="text-left"><p>src/main.c</p></td>
<td class="text-left"><p>-&gt; gegeben, d.h. nichts anzupassen</p></td>
</tr>
<tr class="row-odd"><td class="text-left"><p>src/view.h</p></td>
<td class="text-left"><p>-&gt; gegeben, d.h. nichts anzupassen</p></td>
</tr>
<tr class="row-even"><td class="text-left"><p>src/view.c</p></td>
<td class="text-left"><p>-&gt; gegeben, d.h. nichts anzupassen</p></td>
</tr>
<tr class="row-odd"><td class="text-left"><p>src/control.h</p></td>
<td class="text-left"><p>-&gt; gegeben, d.h. nichts anzupassen</p></td>
</tr>
<tr class="row-even"><td class="text-left"><p>src/control.c</p></td>
<td class="text-left"><p>-&gt; gegeben, d.h. nichts anzupassen</p></td>
</tr>
<tr class="row-odd"><td class="text-left"><p>src/model.h</p></td>
<td class="text-left"><p>-&gt; gegeben, d.h. nichts anzupassen</p></td>
</tr>
<tr class="row-even"><td class="text-left"><p>src/model.c</p></td>
<td class="text-left"><p>-&gt; <strong>anzupassen:</strong> umsetzen gemäss den Angaben unten</p></td>
</tr>
</tbody>
</table>
<ol class="arabic simple">
<li><p>Führen Sie <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">make</span> <span class="pre">test</span></code> aus</p></li>
</ol>
<div class="highlight-bash notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>Suite: lab <span class="nb">test</span>
Test: test_model_init ...
init_model:... <span class="m">0</span>/0 FAILED
<span class="m">1</span>. tests/tests.c:62 - CU_ASSERT_EQUAL_FATAL<span class="o">(</span>instance-&gt;board<span class="o">[</span>row<span class="o">][</span>col<span class="o">]</span>,model_state_none<span class="o">)</span>
Test: test_model_get_state ...FAILED
<span class="m">1</span>. tests/tests.c:62 - CU_ASSERT_EQUAL_FATAL<span class="o">(</span>instance-&gt;board<span class="o">[</span>row<span class="o">][</span>col<span class="o">]</span>,model_state_none<span class="o">)</span>
Test: test_model_get_winner ...FAILED
<span class="m">1</span>. tests/tests.c:62 - CU_ASSERT_EQUAL_FATAL<span class="o">(</span>instance-&gt;board<span class="o">[</span>row<span class="o">][</span>col<span class="o">]</span>,model_state_none<span class="o">)</span>
Test: test_model_can_move ...FAILED
<span class="m">1</span>. tests/tests.c:62 - CU_ASSERT_EQUAL_FATAL<span class="o">(</span>instance-&gt;board<span class="o">[</span>row<span class="o">][</span>col<span class="o">]</span>,model_state_none<span class="o">)</span>
Test: test_model_move ...FAILED
<span class="m">1</span>. tests/tests.c:62 - CU_ASSERT_EQUAL_FATAL<span class="o">(</span>instance-&gt;board<span class="o">[</span>row<span class="o">][</span>col<span class="o">]</span>,model_state_none<span class="o">)</span>
Test: test_model_get_win_line ...FAILED
<span class="m">1</span>. tests/tests.c:62 - CU_ASSERT_EQUAL_FATAL<span class="o">(</span>instance-&gt;board<span class="o">[</span>row<span class="o">][</span>col<span class="o">]</span>,model_state_none<span class="o">)</span>
Run Summary: Type Total Ran Passed Failed Inactive
suites <span class="m">1</span> <span class="m">1</span> n/a <span class="m">0</span> <span class="m">0</span>
tests <span class="m">6</span> <span class="m">6</span> <span class="m">0</span> <span class="m">6</span> <span class="m">0</span>
asserts <span class="m">6</span> <span class="m">6</span> <span class="m">0</span> <span class="m">6</span> n/a
</pre></div>
</div>
<ol class="arabic simple">
<li><p>Konzentrieren Sie sich auf den ersten Test der fehlschlägt. Dies ist ein Unit Test, welcher die Funktion <strong>model_init()</strong> prüft. Suchen Sie die Funktion in <strong>src/model.h</strong> und <strong>src/model.c</strong>.</p></li>
<li><p>Was ist die geforderte Funktionalität und wie ist sie implementiert?</p></li>
</ol>
<p>Suchen Sie die darin aufgerufene <strong>model_init()</strong> Funktion und implementieren Sie diese.</p>
<div class="highlight-c notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="kt">void</span> <span class="nf">model_init</span><span class="p">(</span><span class="n">model_t</span> <span class="o">*</span><span class="n">instance</span><span class="p">)</span>
<span class="p">{</span>
<span class="n">assert</span><span class="p">(</span><span class="n">instance</span><span class="p">);</span>
<span class="c1">// Instructions to the students:</span>
<span class="c1">// set all fields of the board to model_state_none</span>
<span class="c1">// BEGIN-STUDENTS-TO-ADD-CODE</span>
<span class="c1">// END-STUDENTS-TO-ADD-CODE</span>
<span class="p">}</span>
</pre></div>
</div>
<ol class="arabic simple">
<li><p>Führen Sie <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">make</span> <span class="pre">test</span></code> und korrigieren Sie obige Funktion, bis der Test nicht mehr fehlschlägt.</p></li>
</ol>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="teilaufgabe-test-model-get-state-und-test-model-get-winner">
<h3>4.2 Teilaufgabe test_model_get_state und test_model_get_winner<a class="headerlink" href="#teilaufgabe-test-model-get-state-und-test-model-get-winner" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<p>Gehen Sie analog zur ersten Teilaufgabe vor:</p>
<ol class="arabic simple">
<li><p>Führen Sie <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">make</span> <span class="pre">test</span></code> aus.</p></li>
<li><p>Suchen Sie die Funktion <strong>model_get_state()</strong> in <strong>model.h</strong> und <strong>model.c</strong>.</p></li>
<li><p>Implementieren Sie die intern benutzte Funktion <strong>get_state()</strong> gemäss der Anleitung im Code.</p></li>
</ol>
<div class="highlight-c notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="n">model_state_t</span> <span class="nf">model_get_state</span><span class="p">(</span><span class="n">model_t</span> <span class="o">*</span><span class="n">instance</span><span class="p">,</span> <span class="n">model_pos_t</span> <span class="n">pos</span><span class="p">)</span>
<span class="p">{</span>
<span class="n">assert</span><span class="p">(</span><span class="n">instance</span><span class="p">);</span>
<span class="n">assert_pos</span><span class="p">(</span><span class="n">pos</span><span class="p">);</span>
<span class="c1">// Instructions to the students:</span>
<span class="c1">// replace the stub implementation my access to the field at the given position.</span>
<span class="c1">// BEGIN-STUDENTS-TO-ADD-CODE</span>
<span class="k">return</span> <span class="n">model_state_none</span><span class="p">;</span> <span class="c1">// stub</span>
<span class="c1">// END-STUDENTS-TO-ADD-CODE</span>
<span class="p">}</span>
</pre></div>
</div>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="teilaufgabe-test-model-can-move">
<h3>4.3 Teilaufgabe test_model_can_move<a class="headerlink" href="#teilaufgabe-test-model-can-move" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<p>Gehen Sie analog den obigen Teilaufgaben vor und implementieren Sie, gemäss Vorgaben im Code, die Funktion <strong>model_can_move()</strong>.</p>
<div class="highlight-c notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="kt">int</span> <span class="nf">model_can_move</span><span class="p">(</span><span class="n">model_t</span> <span class="o">*</span><span class="n">instance</span><span class="p">)</span>
<span class="p">{</span>
<span class="n">assert</span><span class="p">(</span><span class="n">instance</span><span class="p">);</span>
<span class="k">if</span> <span class="p">(</span><span class="n">model_get_winner</span><span class="p">(</span><span class="n">instance</span><span class="p">)</span> <span class="o">==</span> <span class="n">model_state_none</span><span class="p">)</span> <span class="p">{</span>
<span class="c1">// Instructions to the students:</span>
<span class="c1">// scan all fields: return 1 with first field which equals model_state_none</span>
<span class="c1">// BEGIN-STUDENTS-TO-ADD-CODE</span>
<span class="c1">// END-STUDENTS-TO-ADD-CODE</span>
<span class="p">}</span>
<span class="k">return</span> <span class="mi">0</span><span class="p">;</span>
<span class="p">}</span>
</pre></div>
</div>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="teilaufgabe-test-model-move-und-test-model-get-win-line">
<h3>4.4 Teilaufgabe test_model_move und test_model_get_win_line<a class="headerlink" href="#teilaufgabe-test-model-move-und-test-model-get-win-line" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<p>Schliesslich gehen Sie auch hier analog den obigen Teilaufgaben vor und implementieren Sie, gemäss Vorgaben im Code, die Funktion <strong>set_state()</strong>.</p>
<div class="highlight-c notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="cm">/**</span>
<span class="cm"> * @brief Sets the field on the board to the given state.</span>
<span class="cm"> * @param instance [INOUT] The instance which holds the state.</span>
<span class="cm"> * @param pos [IN] The affected field.</span>
<span class="cm"> * @param state [IN] The new state of the field.</span>
<span class="cm"> */</span>
<span class="k">static</span> <span class="kt">void</span> <span class="n">set_state</span><span class="p">(</span><span class="n">model_t</span> <span class="o">*</span><span class="n">instance</span><span class="p">,</span> <span class="n">model_pos_t</span> <span class="n">pos</span><span class="p">,</span> <span class="n">model_state_t</span> <span class="n">state</span><span class="p">)</span>
<span class="p">{</span>
<span class="n">assert_pos</span><span class="p">(</span><span class="n">pos</span><span class="p">);</span>
<span class="c1">// Instructions to the students:</span>
<span class="c1">// set the field of the board to the new state</span>
<span class="c1">// BEGIN-STUDENTS-TO-ADD-CODE</span>
<span class="c1">// END-STUDENTS-TO-ADD-CODE</span>
<span class="p">}</span>
</pre></div>
</div>
<p>Wenn die beiden obigen Teilaufgaben erfolgreich umgesetzt sind, laufen die Tests ohne Fehler durch und das Spiel kann gespielt werden.</p>
</section>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="bewertung">
<h2>5. Bewertung<a class="headerlink" href="#bewertung" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>Der funktionierende Programmcode muss der Praktikumsbetreuung gezeigt werden. Die Lösungen müssen mündlich erklärt werden.</p>
<table class="colwidths-auto docutils align-default">
<thead>
<tr class="row-odd"><th class="text-left head"><p>Aufgabe</p></th>
<th class="text-left head"><p>Kriterium</p></th>
<th class="text-left head"><p>Punkte</p></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr class="row-even"><td class="text-left"><p>Sortieren von Strings</p></td>
<td class="text-left"><p>Sie können das funktionierende Programm demonstrieren und erklären.</p></td>
<td class="text-left"><p>2</p></td>
</tr>
<tr class="row-odd"><td class="text-left"><p>TicTacToe</p></td>
<td class="text-left"><p>Sie können das funktionierende Programm inklusive funktionierende Tests demonstrieren und erklären.</p></td>
<td class="text-left"><p></p></td>
</tr>
<tr class="row-even"><td class="text-left"><p>TicTacToe</p></td>
<td class="text-left"><p>Teilaufgabe test_model_init</p></td>
<td class="text-left"><p>0.5</p></td>
</tr>
<tr class="row-odd"><td class="text-left"><p>TicTacToe</p></td>
<td class="text-left"><p>Teilaufgabe test_model_get_state und test_model_get_winner</p></td>
<td class="text-left"><p>0.5</p></td>
</tr>
<tr class="row-even"><td class="text-left"><p>TicTacToe</p></td>
<td class="text-left"><p>Teilaufgabe test_model_can_move</p></td>
<td class="text-left"><p>0.5</p></td>
</tr>
<tr class="row-odd"><td class="text-left"><p>TicTacToe</p></td>
<td class="text-left"><p>Teilaufgabe test_model_move und test_model_get_win_line</p></td>
<td class="text-left"><p>0.5</p></td>
</tr>
</tbody>
</table>
<hr class="docutils" />
<p>Version: 14.02.2022</p>
</section>
</section>
</div>
</div>
</div>
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<h3>Navigation</h3>
<ul class="current">
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P01_Erste_Schritte_mit_C/README.html">01 - Erste Schritte mit C</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P02_Funktionen_Datentyp_enum/README.html">02: Funktionen, Datentyp “enum”</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P03_Bit_Operation_struct_typedef/README.html">03 - Bit Operationen, Struct, Typedef</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P04_Modularisieren_von_C_Code/new_P04/P04_Modularisieren_von_C_Code.html">04 - Modularisieren von C Code</a></li>
<li class="toctree-l1 current"><a class="current reference internal" href="#">05 - Arrays/Strings/TicTacToe</a><ul>
<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#ubersicht">1. Übersicht</a></li>
<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#lernziele">2. Lernziele</a></li>
<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#aufgabe-1-sortieren-von-strings">3. Aufgabe 1: Sortieren von Strings</a></li>
<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#aufgabe-2-tictactoe">4. Aufgabe 2: TicTacToe</a><ul>
<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#teilaufgabe-test-model-init">4.1 Teilaufgabe test_model_init</a></li>
<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#teilaufgabe-test-model-get-state-und-test-model-get-winner">4.2 Teilaufgabe test_model_get_state und test_model_get_winner</a></li>
<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#teilaufgabe-test-model-can-move">4.3 Teilaufgabe test_model_can_move</a></li>
<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#teilaufgabe-test-model-move-und-test-model-get-win-line">4.4 Teilaufgabe test_model_move und test_model_get_win_line</a></li>
</ul>
</li>
<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#bewertung">5. Bewertung</a></li>
</ul>
</li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P06_Personen_Verwaltung_Linked_List/README.html">06 - Personen Verwaltung – Linked List</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P07_Prozesse_und_Threads/README.html">07 - Prozesse und Threads</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P08_Sync/README.html">08 - Synchronisationsprobleme</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P09_File_Operations/README.html">09 - File Operations</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P10_IPC/README.html">10 - IPC</a></li>
</ul>
<div class="relations">
<h3>Related Topics</h3>
<ul>
<li><a href="../index.html">Documentation overview</a><ul>
<li>Previous: <a href="../P04_Modularisieren_von_C_Code/new_P04/P04_Modularisieren_von_C_Code.html" title="previous chapter">04 - Modularisieren von C Code</a></li>
<li>Next: <a href="../P06_Personen_Verwaltung_Linked_List/README.html" title="next chapter">06 - Personen Verwaltung – Linked List</a></li>
</ul></li>
</ul>
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394
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<title>06 - Personen Verwaltung – Linked List &#8212; SNP Labs documentation</title>
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<h1>06 - Personen Verwaltung – Linked List<a class="headerlink" href="#personen-verwaltung-linked-list" title="Permalink to this headline"></a></h1>
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<p><img alt="" src="../_images/linked_list.png" /></p>
<hr class="docutils" />
<section id="ubersicht">
<h2>1. Übersicht<a class="headerlink" href="#ubersicht" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>In diesem Praktikum schreiben Sie eine einfache Personenverwaltung. Dabei werden Sie etliche Elemente von C anwenden:</p>
<ul class="simple">
<li><p>Header Files selber schreiben, inklusive Include Guard</p></li>
<li><p>Typen definieren</p></li>
<li><p>Funktionen mit <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">by</span> <span class="pre">value</span></code> und <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">by</span> <span class="pre">reference</span></code> Parametern deklarieren und definieren</p></li>
<li><p>einfache Variablen, Pointer Variablen, struct Variablen und Array Variablen benutzen</p></li>
<li><p>Strukturen im Speicher dynamisch allozieren und freigeben</p></li>
<li><p>I/O und String Funktionen aus der Standard Library anwenden</p></li>
<li><p>Anwender Eingaben verarbeiten</p></li>
<li><p>Fehlerbehandlung</p></li>
</ul>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="lernziele">
<h2>2. Lernziele<a class="headerlink" href="#lernziele" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>In diesem Praktikum wenden Sie viele der bisher gelernten C Elemente an.</p>
<ul class="simple">
<li><p>Sie können anhand dieser Beschreibung ein vollständiges C Programm schreiben.</p></li>
<li><p>Sie können Unit Tests schreiben welche die wesentlichen Funktionen des Programms individuell testen.</p></li>
<li></li>
</ul>
<p>Die Bewertung dieses Praktikums ist am Ende angegeben.</p>
<p>Erweitern Sie die vorgegebenen Code Gerüste, welche im <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">git</span></code> Repository <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">snp-lab-code</span></code> verfügbar sind.</p>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="personenverwaltung">
<h2>3. Personenverwaltung<a class="headerlink" href="#personenverwaltung" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<hr class="docutils" />
<section id="programmfunktion">
<h3>3.1 Programmfunktion<a class="headerlink" href="#programmfunktion" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<p>Das Programm soll in einer Schleife dem Benutzer jeweils folgende Auswahl bieten, wovon eine Aktion mit Eingabe des entsprechenden Buchstabens ausgelöst wird:</p>
<p><strong>I</strong>(nsert), <strong>R</strong>(emove), <strong>S</strong>(how), <strong>C</strong>(lear), <strong>E</strong>(nd):</p>
<ul class="simple">
<li><p><strong>Insert</strong>: der Benutzer wird aufgefordert, eine Person einzugeben</p></li>
<li><p><strong>Remove</strong>: der Benutzer wird aufgefordert, die Daten einer zu löschenden Person einzu-geben</p></li>
<li><p><strong>Show</strong>: eine komplette Liste aller gespeicherten Personen wird in alphabetischer Rei-henfolge ausgegeben</p></li>
<li><p><strong>Clear</strong>: alle Personen werden gelöscht</p></li>
<li><p><strong>End</strong>: das Programm wird beendet</p></li>
</ul>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="designvorgaben">
<h3>3.2 Designvorgaben<a class="headerlink" href="#designvorgaben" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<p><strong>Verkettete Liste</strong>
Da zur Kompilierzeit nicht bekannt ist, ob 10 oder 10’000 Personen eingegeben werden, wäre es keine gute Idee, im Programm einen statischen Array mit z.B. 10’000 Personen-Einträgen zu allozieren. Dies wäre ineffizient und umständlich beim sortierten Einfügen von Personen. In solchen Situationen arbeitet man deshalb mit dynamischen Datenstrukturen, die zur Laufzeit beliebig (solange Speicher vorhanden ist) wachsen und wieder schrumpfen können. Eine sehr populäre dynamische Datenstruktur ist die <strong>verkettete Liste</strong> und genau die werden wir in diesem Praktikum verwenden.</p>
<p><img alt="" src="../_images/a.png" /></p>
<p><img alt="" src="../_images/b.png" /></p>
<p><img alt="" src="../_images/c.png" /></p>
<p><img alt="" src="../_images/d.png" />
Abbildung 1: Zyklisch verkettete Liste</p>
<p>Eine verkettete Liste bedeutet, dass ein Knoten der verketten Liste einen Datensatz einer Person speichert und zusätzlich einen Pointer auf den nächsten Knoten in der Liste aufweist (siehe Abbildung 1). In dieser Pointer Variablen (<code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">next</span></code> in der <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">node_t</span></code> Struktur unten) steht also einfach die Adresse des nächsten Knotens.</p>
<p>Die leere Liste besteht aus einem einzelnen Element, welches keine spezifische Person abspeichert und welches auf sich selbst zeigt (Abbildung 1 a). Dieses Element ist der Einstiegspunkt der Liste (auch Anker oder Wurzel genannt) und ist das einzige Element, das Sie im Programm direkt kennen und einer Variablen zuweisen. Dieses Element können Sie statisch allozieren (z.B. <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">node_t</span> <span class="pre">anchor</span></code>;, siehe Details weiter unten), denn es existiert während der gesamten Ausführungszeit. Alle anderen Elemente erreichen Sie ausgehend vom Anker, indem Sie einmal, den Pointern folgend, im Kreis herum gehen. Abbildung 1 b zeigt die Liste nach dem Einfügen der Person <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">Max</span> <span class="pre">Mueller,</span> <span class="pre">40</span></code> Jahre. Nach dem Einfügen von zwei weiteren Personen sieht die Datenstruktur aus wie in Abbildung 1 c. Das Entfernen der Person <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">Arno</span> <span class="pre">Bosshard</span></code> führt zu Abbildung 1 d.</p>
<p>Eine Person kann <strong>zugefügt</strong> werden, indem dynamisch ein neuer Knoten erzeugt wird und dieser in die verkettete Liste eingefügt wird. Beim Einfügen müssen die Adressen der Knoten so den Pointern zugewiesen werden, dass die Kette intakt bleibt.</p>
<p>Ein Knoten wird <strong>entfernt</strong>, indem der entsprechende Knoten aus der Verkettung herausgelöst wird (<code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">next</span></code> des Vorgängerknotens soll neu auf <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">next</span></code> des herauszulösenden Knotens zeigen) und dann der Speicher des entsprechenden Knotens freigegeben wird.</p>
<p><strong>Personen und Knoten Records</strong></p>
<p>Die für je eine Person zu speichernden Daten sollen in folgendem C <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">struct</span></code> zusammengefasst sein.</p>
<div class="highlight-C notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="cp">#define NAME_LEN 20</span>
<span class="k">typedef</span> <span class="k">struct</span> <span class="p">{</span>
<span class="kt">char</span> <span class="n">name</span><span class="p">[</span><span class="n">NAME_LEN</span><span class="p">];</span>
<span class="kt">char</span> <span class="n">first_name</span><span class="p">[</span><span class="n">NAME_LEN</span><span class="p">];</span>
<span class="kt">unsigned</span> <span class="kt">int</span> <span class="n">age</span><span class="p">;</span>
<span class="p">}</span> <span class="n">person_t</span><span class="p">;</span>
</pre></div>
</div>
<p>Jeder Knoten der verketteten Liste soll aus folgendem C <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">struct</span></code> bestehen.</p>
<div class="highlight-C notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="k">typedef</span> <span class="k">struct</span> <span class="nc">node</span> <span class="p">{</span>
<span class="n">person_t</span> <span class="n">content</span><span class="p">;</span> <span class="c1">// in diesem Knoten gespeicherte Person</span>
<span class="k">struct</span> <span class="nc">node</span> <span class="o">*</span><span class="n">next</span><span class="p">;</span> <span class="c1">// Pointer auf den nächsten Knoten in der Liste</span>
<span class="p">}</span> <span class="n">node_t</span><span class="p">;</span>
</pre></div>
</div>
<p><strong>Vorschlag: zyklisch verkettete Liste</strong></p>
<p>Erkennen des Endes der Liste: bei der zyklisch verketteten Liste zeigt das letzte Element wie-der auf den Anker, die Liste bildet also einen Kreis. Dies ist in Abbildung 1 so abgebildet.</p>
<p>Alternativ könnte man das Ende erkennbar machen, indem die Kette anstelle von zyklisch, mit einem NULL Pointer endet.</p>
<p>Die Wahl ist ihnen überlassen ob sie die eine oder andere Art der End-Erkennung implementieren. In der Beschreibung wird angenommen, dass es sich um eine zyklisch verkettete Liste handelt.</p>
<p><strong>Sortiertes Einfügen</strong></p>
<p>Die Personen Records sollen sortiert in die Liste eingefügt werden. Dies bedeutet, dass vom Anker her gesucht werden soll, bis der erste Knoten gefunden wurde dessen Nachfolgeknoten entweder „grösser“ ist als der einzufügende Knoten, oder wo das Ende der Liste erreicht ist. Die Ordnung (grösser, gleich, kleiner) soll so definiert sein:</p>
<div class="highlight-C notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="c1">// if (p1 &gt; p2) { ... }</span>
<span class="k">if</span> <span class="p">(</span><span class="n">person_compare</span><span class="p">(</span><span class="o">&amp;</span><span class="n">p1</span><span class="p">,</span> <span class="o">&amp;</span><span class="n">p2</span><span class="p">)</span> <span class="o">&gt;</span> <span class="mi">0</span><span class="p">)</span> <span class="p">{</span> <span class="p">...</span> <span class="p">}</span>
<span class="cm">/**</span>
<span class="cm"> * @brief Compares two persons in this sequence: 1st=name, 2nd=first_name, 3rd=age</span>
<span class="cm"> * @param a [IN] const reference to 1st person in the comparison</span>
<span class="cm"> * @param b [IN] const reference to 2nd person in the comparison</span>
<span class="cm"> * @return =0 if all record fields are the same</span>
<span class="cm"> * &gt;0 if all previous fields are the same, but for this field, a is greater</span>
<span class="cm"> * &lt;0 if all previous fields are the same, but for this field, b is greater</span>
<span class="cm"> * @remark strncmp() is used for producing the result of string field comparisons</span>
<span class="cm"> * @remark a-&gt;age – b-&gt;age is used for producing the result of age comparison</span>
<span class="cm"> */</span>
<span class="kt">int</span> <span class="n">person_compare</span><span class="p">(</span><span class="k">const</span> <span class="n">person_t</span> <span class="o">*</span><span class="n">a</span><span class="p">,</span> <span class="k">const</span> <span class="n">person_t</span> <span class="o">*</span><span class="n">b</span><span class="p">);</span>
</pre></div>
</div>
<p><strong>Eingabe</strong></p>
<p><strong>Fehlerhafte Wahl der Operation</strong> in der Hauptschleife soll gemeldet werden, ansonsten aber ignoriert werden.</p>
<p><strong>Fehlerhafte Eingabe der Personenangaben</strong> sollen gemeldet werden und die gesamte Operation (z.B. Insert) verworfen werden.</p>
<p>Zu prüfende Fehler bei Personeneingaben:</p>
<ul class="simple">
<li><p>für die Namen</p>
<ul>
<li><p>zu lange Namen</p></li>
</ul>
</li>
<li><p>für das Alter</p>
<ul>
<li><p>keine Zahl</p></li>
</ul>
</li>
<li><p>Duplikat</p>
<ul>
<li><p>derselbe Record soll nicht doppelt in der Liste vorkommen</p></li>
</ul>
</li>
</ul>
<p>Weitergehende Prüfungen sind nicht erwartet.</p>
<p><strong>Zu beachten:</strong> bei fehlerhafter Eingabe darf kein „Memory Leak“ entstehen, d.h. potentiell auf dem Heap allozierter Speicher muss im Fehlerfall freigegeben werden.</p>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="bestehender-programmrahmen">
<h3>3.3 Bestehender Programmrahmen<a class="headerlink" href="#bestehender-programmrahmen" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<p>Der Programmrahmen besteht aus den unten aufgelisteten Files. Es sollen weitere Module in <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">src</span></code> hinzugefügt werden und die bestehenden Files ergänzt werden gemäss den Aufgaben.</p>
<table class="colwidths-auto docutils align-default">
<thead>
<tr class="row-odd"><th class="text-left head"><p></p></th>
<th class="text-left head"><p></p></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr class="row-even"><td class="text-left"><p>Makefile</p></td>
<td class="text-left"><p>-&gt; <strong>zu ergänzen</strong> mit neuen Modulen</p></td>
</tr>
<tr class="row-odd"><td class="text-left"><p>tests/tests.c</p></td>
<td class="text-left"><p>-&gt; <strong>zu ergänzen</strong> gemäss Aufgaben (implementieren von Unit Tests)</p></td>
</tr>
<tr class="row-even"><td class="text-left"><p>src/main.c</p></td>
<td class="text-left"><p>-&gt; <strong>zu ergänzen</strong> gemäss Aufgaben (Hauptprogramm)</p></td>
</tr>
</tbody>
</table>
</section>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="aufgabe-1-modularisierung-api-und-implementation-main-c">
<h2>4. Aufgabe 1: Modularisierung – API und Implementation main.c<a class="headerlink" href="#aufgabe-1-modularisierung-api-und-implementation-main-c" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>Kreieren Sie folgende Files in <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">src</span></code> und implementieren Sie <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">main.c</span></code> basierend auf dem unten von Ihnen gegebenen API.</p>
<p><strong>File person.h</strong></p>
<p>Typ Definitionen:</p>
<div class="highlight-C notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="n">person_t</span><span class="p">...</span> <span class="c1">// siehe Beschreibung oben</span>
</pre></div>
</div>
<p>Funktionsdeklarationen:</p>
<div class="highlight-C notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="c1">// siehe Beschreibung oben</span>
<span class="kt">int</span> <span class="nf">person_compare</span><span class="p">(</span><span class="k">const</span> <span class="n">person_t</span> <span class="o">*</span><span class="n">a</span><span class="p">,</span> <span class="k">const</span> <span class="n">person_t</span> <span class="o">*</span><span class="n">b</span><span class="p">);</span>
</pre></div>
</div>
<ul class="simple">
<li><p>gegebenenfalls weitere Funktionen für die Bearbeitung von Personen</p></li>
</ul>
<p><strong>File list.h</strong></p>
<p>Typ Definitionen:</p>
<div class="highlight-C notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="n">person_t</span><span class="p">...</span> <span class="c1">// siehe Beschreibung oben</span>
</pre></div>
</div>
<p>Funktionsdeklarationen:</p>
<ul class="simple">
<li><p>Funktionen für <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">insert</span></code>, <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">remove</span></code>, <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">clear</span></code> Operationen auf der Liste</p></li>
</ul>
<hr class="docutils" />
<p>Das Hauptprogramm soll die Eingabeschleife implementieren und die obigen Funktionen (wo angebracht) aufrufen.</p>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="aufgabe-2-implementierung-von-person-c-und-list-c">
<h2>5. Aufgabe 2: Implementierung von person.c und list.c<a class="headerlink" href="#aufgabe-2-implementierung-von-person-c-und-list-c" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>Fügen Sie die beiden Implementationsfiles <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">person.c</span></code> und <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">list.c</span></code> zu <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">src</span></code>. Fügen Sie die beiden Module im <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">Makefile</span></code> zu der vorgegebenen Variablen <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">MODULES</span></code> hinzu, so dass sie beim <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">make</span></code> Aufruf auch berücksichtigt werden.</p>
<hr class="docutils" />
<section id="teilaufgabe-implementierung-von-person-c">
<h3>5.1 Teilaufgabe: Implementierung von person.c<a class="headerlink" href="#teilaufgabe-implementierung-von-person-c" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<p>Implementieren Sie die Funktionen aus <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">person.h</span></code>.</p>
<p>Falls nötig, stellen Sie weitere statische Hilfsfunktionen in <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">person.c</span></code> zur Verfügung.</p>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="teilaufgabe-implementierung-von-list-c">
<h3>5.2 Teilaufgabe: Implementierung von list.c<a class="headerlink" href="#teilaufgabe-implementierung-von-list-c" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<p>Implementieren Sie die Funktionen aus <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">list.h</span></code>.</p>
<p>Falls nötig, stellen Sie weitere statische Hilfsfunktionen in <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">list.c</span></code> zur Verfügung.</p>
</section>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="aufgabe-3-unit-tests">
<h2>6. Aufgabe 3: Unit Tests<a class="headerlink" href="#aufgabe-3-unit-tests" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>Schreiben Sie Unit Tests für mindestens die folgenden Funktionen</p>
<ul class="simple">
<li><p><code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">person.h:</span></code></p>
<ul>
<li><p><code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">person_compare</span></code></p></li>
</ul>
</li>
<li><p><code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">list.h:</span></code></p>
<ul>
<li><p><code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">list_insert</span></code></p></li>
<li><p><code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">list_remove</span></code></p></li>
<li><p><code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">list_clear</span></code></p></li>
</ul>
</li>
</ul>
<p>Es existieren in <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">tests/tests.c</span></code> schon vier Test Rahmen für diese Test Cases.</p>
<p>In diese Test Cases sollen die entsprechenden Funktionen unter verschiedenen Bedingungen isoliert aufgerufen werden und deren Verhalten überprüft werden.</p>
<p>Verwenden Sie für die Überprüfung die CUnit <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">CU_ASSERT_...</span></code> Makros.</p>
<p>Siehe dazu auch <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">man</span> <span class="pre">CUnit</span></code>.</p>
<p>Wenn die obigen Teilaufgaben erfolgreich umgesetzt sind, laufen die Tests ohne Fehler durch.</p>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="bewertung">
<h2>7. Bewertung<a class="headerlink" href="#bewertung" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<table class="colwidths-auto docutils align-default">
<thead>
<tr class="row-odd"><th class="text-left head"><p>Aufgabe</p></th>
<th class="text-left head"><p>Kriterium</p></th>
<th class="text-left head"><p>Punkte</p></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr class="row-even"><td class="text-left"><p></p></td>
<td class="text-left"><p>Sie können das funktionierende Programm inklusive funktionierende Tests demonstrieren und erklären.</p></td>
<td class="text-left"><p></p></td>
</tr>
<tr class="row-odd"><td class="text-left"><p>1</p></td>
<td class="text-left"><p>API von list.h und person.h plus die Implementation von main.c</p></td>
<td class="text-left"><p>2</p></td>
</tr>
<tr class="row-even"><td class="text-left"><p>2</p></td>
<td class="text-left"><p>Teilaufgabe: person.c</p></td>
<td class="text-left"><p>2</p></td>
</tr>
<tr class="row-odd"><td class="text-left"><p>2</p></td>
<td class="text-left"><p>Teilaufgabe: list.c</p></td>
<td class="text-left"><p>2</p></td>
</tr>
<tr class="row-even"><td class="text-left"><p>3</p></td>
<td class="text-left"><p>Unit Tests</p></td>
<td class="text-left"><p>2</p></td>
</tr>
</tbody>
</table>
<hr class="docutils" />
<p>Version: 11.01.2022</p>
</section>
</section>
</div>
</div>
</div>
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<h3>Navigation</h3>
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<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P02_Funktionen_Datentyp_enum/README.html">02: Funktionen, Datentyp “enum”</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P03_Bit_Operation_struct_typedef/README.html">03 - Bit Operationen, Struct, Typedef</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P04_Modularisieren_von_C_Code/new_P04/P04_Modularisieren_von_C_Code.html">04 - Modularisieren von C Code</a></li>
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</ul>
</li>
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<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#teilaufgabe-implementierung-von-list-c">5.2 Teilaufgabe: Implementierung von list.c</a></li>
</ul>
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<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#aufgabe-3-unit-tests">6. Aufgabe 3: Unit Tests</a></li>
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</ul>
</li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P07_Prozesse_und_Threads/README.html">07 - Prozesse und Threads</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P08_Sync/README.html">08 - Synchronisationsprobleme</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P09_File_Operations/README.html">09 - File Operations</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P10_IPC/README.html">10 - IPC</a></li>
</ul>
<div class="relations">
<h3>Related Topics</h3>
<ul>
<li><a href="../index.html">Documentation overview</a><ul>
<li>Previous: <a href="../P05_TicTacToe/README.html" title="previous chapter">05 - Arrays/Strings/TicTacToe</a></li>
<li>Next: <a href="../P07_Prozesse_und_Threads/README.html" title="next chapter">07 - Prozesse und Threads</a></li>
</ul></li>
</ul>
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646
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<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0" /><meta name="generator" content="Docutils 0.17.1: http://docutils.sourceforge.net/" />
<title>07 - Prozesse und Threads &#8212; SNP Labs documentation</title>
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</head><body>
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<section class="tex2jax_ignore mathjax_ignore" id="prozesse-und-threads">
<h1>07 - Prozesse und Threads<a class="headerlink" href="#prozesse-und-threads" title="Permalink to this headline"></a></h1>
<hr class="docutils" />
<p><img alt="" src="../_images/ein_mann_orchester.png" /></p>
<p><a class="reference external" href="https://www.wikiwand.com/de/Ein-Mann-Orchester">Quelle: https://www.wikiwand.com/de/Ein-Mann-Orchester</a></p>
<hr class="docutils" />
<section id="ubersicht">
<h2>1. Übersicht<a class="headerlink" href="#ubersicht" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>In diesem Praktikum werden wir uns mit Prozessen, Prozesshierarchien und Threads beschäftigen, um ein gutes Grundverständnis dieser Abstraktionen zu erhalten. Sie werden bestehenden Code analysieren und damit experimentieren. D.h. dies ist nicht ein «Codierungs»-Praktikum, sondern ein «Analyse»- und «Experimentier»-Praktikum.</p>
<hr class="docutils" />
<section id="nachweis">
<h3>1.1 Nachweis<a class="headerlink" href="#nachweis" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<p>Dieses Praktikum ist eine leicht abgewandelte Variante des ProcThreads Praktikum des Moduls BSY, angepasst an die Verhältnisse des SNP Moduls. Die Beispiele und Beschreibungen wurden, wo möglich, eins-zu-ein übernommen.</p>
<p>Als Autoren des BSY Praktikums sind genannt: M. Thaler, J. Zeman.</p>
</section>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="lernziele">
<h2>2. Lernziele<a class="headerlink" href="#lernziele" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>In diesem Praktikum werden Sie sich mit Prozessen, Prozesshierarchien und Threads beschäftigen. Sie erhalten einen vertieften Einblick und Verständnis zur Erzeugung, Steuerung und Terminierung von Prozessen unter Unix/Linux und Sie werden die unterschiedlichen Eigenschaften von Prozessen und Threads kennenlernen.</p>
<ul class="simple">
<li><p>Sie können Prozesse erzeugen und die Prozesshierarchie erklären</p></li>
<li><p>Sie wissen was beim Erzeugen eines Prozesses vom Elternprozess vererbt wird</p></li>
<li><p>Sie wissen wie man auf die Terminierung von Kindprozessen wartet</p></li>
<li><p>Sie kennen die Unterschiede zwischen Prozessen und Threads</p></li>
</ul>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="aufgaben">
<h2>3. Aufgaben<a class="headerlink" href="#aufgaben" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>Das Betriebssystem bietet Programme um die aktuellen Prozesse und Threads darzustellen.</p>
<p>Die Werkzeuge kommen mit einer Vielzahl von Optionen für die Auswahl und Darstellung der Daten, z.B. ob nur Prozesse oder auch Threads aufgelistet werden sollen, und ob alle Prozesse oder nur die «eigenen» Prozesse ausgewählt werden sollen, etc.</p>
<p>Siehe die entsprechenden <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">man</span></code> Pages für weitere Details.</p>
<p>Eine Auswahl, welche unter Umständen für die folgenden Aufgaben nützlich sind:</p>
<table class="colwidths-auto docutils align-default">
<thead>
<tr class="row-odd"><th class="text-left head"><p></p></th>
<th class="text-left head"><p></p></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr class="row-even"><td class="text-left"><p><code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">ps</span></code></p></td>
<td class="text-left"><p>Auflisten der Prozess Zustände zum gegebenen Zeitpunkt.</p></td>
</tr>
<tr class="row-odd"><td class="text-left"><p><code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">pstree</span></code></p></td>
<td class="text-left"><p>Darstellung der gesamten Prozesshierarchie.</p></td>
</tr>
<tr class="row-even"><td class="text-left"><p><code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">top</span></code></p></td>
<td class="text-left"><p>Wie <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">ps</span></code>, aber die Darstellung wird in Zeitintervallen aufdatiert.</p></td>
</tr>
<tr class="row-odd"><td class="text-left"><p><code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">htop</span></code></p></td>
<td class="text-left"><p>Wie <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">top</span></code>, aber zusätzlich dazu die Auslastung der CPU in einem System mit mehreren CPUs.</p></td>
</tr>
<tr class="row-even"><td class="text-left"><p><code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">lscpu</span></code></p></td>
<td class="text-left"><p>Auflisten der CPUs.</p></td>
</tr>
<tr class="row-odd"><td class="text-left"><p><code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">cat</span></code>/<code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">proc</span></code>/<code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">cpuinfo</span></code></p></td>
<td class="text-left"><p>Ähnlich zu <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">lscpu</span></code>, aber mit Zusatzinformationen wie enthaltene CPU Bugs (z.B. <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">bugs:</span> <span class="pre">cpu_meltdown</span> <span class="pre">spectre_v1</span> <span class="pre">spect-re_v2</span> <span class="pre">spec_store_bypass</span> <span class="pre">l1tf</span> <span class="pre">mds</span> <span class="pre">swapgs</span> <span class="pre">itlb_multihit</span></code>)</p></td>
</tr>
</tbody>
</table>
<hr class="docutils" />
<section id="aufgabe-1-prozess-mit-fork-erzeugen">
<h3>3.1 Aufgabe 1: Prozess mit fork() erzeugen<a class="headerlink" href="#aufgabe-1-prozess-mit-fork-erzeugen" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<p><strong>Ziele</strong></p>
<ul class="simple">
<li><p>Verstehen, wie mit <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">fork()</span></code> Prozesse erzeugt werden.</p></li>
<li><p>Einfache Prozesshierarchien kennenlernen.</p></li>
<li><p>Verstehen, wie ein Programm, das <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">fork()</span></code> aufruft, durchlaufen wird.</p></li>
</ul>
<p><strong>Aufgaben</strong></p>
<ol class="arabic">
<li><p>Studieren Sie zuerst das Programm <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">ProcA1.c</span></code> und beschrieben Sie was geschieht.</p>
<div class="highlight-default notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>
</pre></div>
</div>
</li>
<li><p>Notieren Sie sich, was ausgegeben wird. Starten Sie das Programm und vergleichen Sie die Ausgabe mit ihren Notizen? Was ist gleich, was anders und wieso?</p>
<div class="highlight-default notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>
</pre></div>
</div>
</li>
</ol>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="aufgabe-2-prozess-mit-fork-und-exec-programm-image-ersetzen">
<h3>3.2 Aufgabe 2: Prozess mit fork() und exec(): Programm Image ersetzen<a class="headerlink" href="#aufgabe-2-prozess-mit-fork-und-exec-programm-image-ersetzen" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<p><strong>Ziele</strong></p>
<ul class="simple">
<li><p>An einem Beispiel die Funktion <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">execl()</span></code> kennenlernen.</p></li>
<li><p>Verstehen, wie nach <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">fork()</span></code> ein neues Programm gestartet wird.
<strong>Aufgaben</strong></p></li>
</ul>
<ol class="arabic">
<li><p>Studieren Sie zuerst die Programme <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">ProcA2.c</span></code> und <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">ChildProcA2.c</span></code>.</p></li>
<li><p>Starten Sie <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">ProcA2.e</span></code> und vergleichen Sie die Ausgabe mit der Ausgabe unter Aufgabe 1. Diskutieren und erklären Sie was gleich ist und was anders.</p>
<div class="highlight-default notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>
</pre></div>
</div>
</li>
<li><p>Benennen Sie <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">ChildProcA2.e</span></code> auf <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">ChildProcA2.f</span></code> um (Shell Befehl <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">mv</span></code>) und überlegen Sie, was das Programm nun ausgibt. Starten Sie <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">ProcA2.e</span></code> und vergleichen Sie Ihre Überlegungen mit der Programmausgabe.</p>
<div class="highlight-default notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>
</pre></div>
</div>
</li>
<li><p>Nennen Sie das Kindprogramm wieder <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">ChildProcA2.e</span></code> und geben Sie folgenden Befehl ein: <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">chmod</span> <span class="pre">-x</span> <span class="pre">ChildProcA2.e</span></code>. Starten Sie wiederum <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">ProcA2.e</span></code> und analysieren Sie die Ausgabe von <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">perror(&quot;...&quot;)</span></code>. Wieso verwenden wir <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">perror()</span></code>?</p>
<div class="highlight-default notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>
</pre></div>
</div>
</li>
</ol>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="aufgabe-3-prozesshierarchie-analysieren">
<h3>3.3 Aufgabe 3: Prozesshierarchie analysieren<a class="headerlink" href="#aufgabe-3-prozesshierarchie-analysieren" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<p><strong>Ziele</strong></p>
<ul class="simple">
<li><p>Verstehen, was <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">fork()</span></code> wirklich macht.</p></li>
<li><p>Verstehen, was Prozesshierarchien sind.</p></li>
</ul>
<p><strong>Aufgaben</strong></p>
<ol class="arabic simple">
<li><p>Studieren Sie zuerst Programm <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">ProcA3.c</span></code> und zeichnen Sie die entstehende Prozesshierarchie (Baum) von Hand auf. Starten Sie das Programm und verifizieren Sie ob Ihre Prozesshierarchie stimmt.</p></li>
<li><p>Mit dem Befehl <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">ps</span> <span class="pre">f</span></code> oder <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">pstree</span></code> können Sie die Prozesshierarchie auf dem Bildschirm ausgeben. Damit die Ausgabe von <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">pstree</span></code> übersichtlich ist, müssen Sie in dem Fenster, wo Sie das Programm <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">ProcA3.e</span></code> starten, zuerst die PID der Shell erfragen, z.B. über <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">echo</span> <span class="pre">$$</span></code>. Wenn Sie nun den Befehl <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">pstree</span> <span class="pre">-n</span> <span class="pre">-p</span> <span class="pre">pid-von-oben</span></code> eingeben, wird nur die Prozesshierarchie ausgehend von der Bash Shell angezeigt: <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">-n</span></code> sortiert die Prozesse numerisch, <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">-p</span></code> zeigt für jeden Prozess die PID an.</p></li>
</ol>
<p><strong>Hinweis:</strong> alle erzeugten Prozesse müssen arbeiten (d.h. nicht terminiert sein), damit die Darstellung gelingt. Wie wird das im gegebenen Programm erreicht?</p>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="aufgabe-4-zeitlicher-ablauf-von-prozessen">
<h3>3.4 Aufgabe 4: Zeitlicher Ablauf von Prozessen<a class="headerlink" href="#aufgabe-4-zeitlicher-ablauf-von-prozessen" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<p><strong>Ziele</strong></p>
<ul class="simple">
<li><p>Verstehen, wie Kind- und Elternprozesse zeitlich ablaufen.</p></li>
</ul>
<p><strong>Aufgaben</strong></p>
<ol class="arabic">
<li><p>Studieren Sie Programm <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">ProcA4.c.</span></code> Starten Sie nun mehrmals hintereinander das Programm <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">ProcA4.e</span></code> und vergleichen Sie die jeweiligen Outputs (leiten Sie dazu auch die Ausgabe auf verschiedene Dateien um). Was schliessen Sie aus dem Resultat?</p>
<div class="highlight-default notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>
</pre></div>
</div>
</li>
</ol>
<p><strong>Anmerkung:</strong> Der Funktionsaufruf <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">selectCPU(0)</span></code> erzwingt die Ausführung des Eltern- und Kindprozesses auf CPU 0 (siehe Modul <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">setCPU.c</span></code>). Die Prozedur <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">justWork(HARD_WORK)</span></code> simuliert CPU-Load durch den Prozess (siehe Modul <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">workerUtils.c</span></code>).</p>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="aufgabe-5-waisenkinder-orphan-processes">
<h3>3.5 Aufgabe 5: Waisenkinder (Orphan Processes)<a class="headerlink" href="#aufgabe-5-waisenkinder-orphan-processes" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<p><strong>Ziele</strong></p>
<ul class="simple">
<li><p>Verstehen, was mit verwaisten Kindern geschieht.</p></li>
</ul>
<p><strong>Aufgaben</strong></p>
<ol class="arabic">
<li><p>Analysieren Sie Programm <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">ProcA5.c</span></code>: was läuft ab und welche Ausgabe erwarten Sie?</p>
<div class="highlight-default notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>
</pre></div>
</div>
</li>
<li><p>Starten Sie <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">ProcA5.e</span></code>: der Elternprozess terminiert: was geschieht mit dem Kind?</p>
<div class="highlight-default notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>
</pre></div>
</div>
</li>
<li><p>Was geschieht, wenn der Kindprozess vor dem Elternprozess terminiert? Ändern Sie dazu im <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">sleep()</span></code> Befehl die Zeit von 2 Sekunden auf 12 Sekunden und verfolgen Sie mit top das Verhalten der beiden Prozesse, speziell auch die Spalte S.</p>
<div class="highlight-default notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>
</pre></div>
</div>
</li>
</ol>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="aufgabe-6-terminierte-halbtote-prozesse-zombies">
<h3>3.6 Aufgabe 6: Terminierte, halbtote Prozesse (Zombies)<a class="headerlink" href="#aufgabe-6-terminierte-halbtote-prozesse-zombies" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<p><strong>Ziele</strong></p>
<ul class="simple">
<li><p>Verstehen, was ein Zombie ist.</p></li>
<li><p>Eine Möglichkeit kennenlernen, um Zombies zu verhindern.</p></li>
</ul>
<p><strong>Aufgaben</strong></p>
<ol class="arabic">
<li><p>Analysieren Sie das Programm <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">ProcA6.c</span></code>.</p></li>
<li><p>Starten Sie das Script <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">mtop</span></code> bzw. <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">mtop</span> <span class="pre">aaaa.e</span></code>. Es stellt das Verhalten der Prozesse dynamisch dar.</p>
<p><strong>Hinweis:</strong> <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">&lt;defunct&gt;</span></code> = Zombie.</p>
</li>
<li><p>Starten Sie <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">aaaa.e</span></code> und verfolgen Sie im <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">mtop</span></code>-Fenster was geschieht. Was beachten Sie?</p>
<div class="highlight-default notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>
</pre></div>
</div>
</li>
<li><p>In gewissen Fällen will man nicht auf die Terminierung eines Kindes mit <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">wait()</span></code>, bzw. <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">waitpid()</span></code> warten. Überlegen Sie sich, wie Sie in diesem Fall verhindern können, dass ein Kind zum Zombie wird.</p>
<div class="highlight-default notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>
</pre></div>
</div>
</li>
</ol>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="aufgabe-7-auf-terminieren-von-kindprozessen-warten">
<h3>3.7 Aufgabe 7: Auf Terminieren von Kindprozessen warten<a class="headerlink" href="#aufgabe-7-auf-terminieren-von-kindprozessen-warten" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<p><strong>Vorbemerkung:</strong> Diese Aufgabe verwendet Funktionen welche erst in der Vorlesung über <em>Inter-Process-Communication (IPC)</em> im Detail behandelt werden.</p>
<p>Sie können diese Aufgabe bis dann aufsparen oder die verwendeten Funktionen selber via <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">man</span></code> Pages im benötigten Umfang kennenlernen: <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">man</span> <span class="pre">2</span> <span class="pre">kill</span></code> und <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">man</span> <span class="pre">7</span> <span class="pre">signal</span></code>.</p>
<p><strong>Ziele</strong></p>
<ul class="simple">
<li><p>Verstehen, wie Informationen zu Kindprozessen abgefragt werden können.</p></li>
<li><p>Die Befehle <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">wait()</span></code> und <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">waitpid()</span></code> verwenden können.</p></li>
</ul>
<p><strong>Aufgaben</strong></p>
<ol class="arabic">
<li><p>Starten Sie das Programm <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">ProcA7.e</span></code> und analysieren Sie wie die Ausgabe im Hauptprogramm zustande kommt und was im Kindprozess <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">ChildProcA7.c</span></code> abläuft.</p>
<div class="highlight-default notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>
</pre></div>
</div>
</li>
<li><p>Starten Sie <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">ProcA7.e</span></code> und danach nochmals mit <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">1</span></code> als erstem Argument. Dieser Argument Wert bewirkt, dass im Kindprozess ein ”Segmentation Error” erzeugt wird, also eine Speicherzugriffsverletzung. Welches Signal wird durch die Zugriffsverletzung an das Kind geschickt? Diese Information finden Sie im Manual mit <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">man</span> <span class="pre">7</span> <span class="pre">signal</span></code>. Schalten Sie nun core dump ein (siehe README) und starten Sie <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">ProcA7.e</span> <span class="pre">1</span></code> erneut und analysieren Sie die Ausgabe.</p></li>
</ol>
<div class="highlight-default notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>
</pre></div>
</div>
<p><strong>Hinweis:</strong> ein core Dump ist ein Abbild des Speichers z.B. zum Zeitpunkt, wenn das Programm abstürzt (wie oben mit der Speicher Zugriff Verletzung). Der Dump wird im File <strong>core</strong> abgelegt und kann mit dem <strong>gdb</strong> (GNU-Debugger) gelesen werden (siehe <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">README</span></code>). Tippen Sie nach dem Starten des Command Line UI des <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">gdb</span> <span class="pre">where</span></code> gefolgt von list ein, damit sie den Ort des Absturzes sehen. Mit <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">quit</span></code> verlassen Sie <strong>gdb</strong> wieder.</p>
<ol class="arabic">
<li><p>Wenn Sie <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">ProcA7.e</span> <span class="pre">2</span></code> starten, sendet das Kind das Signal 30 an sich selbst. Was geschieht?</p>
<div class="highlight-default notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>
</pre></div>
</div>
</li>
<li><p>Wenn Sie <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">ProcA7.e</span> <span class="pre">3</span></code> starten, sendet ProcA7.e das Signal SIGABRT (abort) an das Kind: was geschieht in diesem Fall?</p>
<div class="highlight-default notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>
</pre></div>
</div>
</li>
<li><p>Mit <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">ProcA7.e</span> <span class="pre">4</span></code> wird das Kind gestartet und terminiert nach 5 Sekunden. Analysieren Sie wie in ProcA7.e der Lauf- bzw. Exit-Zustand des Kindes abgefragt wird (siehe dazu auch <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">man</span> <span class="pre">3</span> <span class="pre">exit</span></code>).</p>
<div class="highlight-default notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>
</pre></div>
</div>
</li>
</ol>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="aufgabe-8-kindprozess-als-kopie-des-elternprozesses">
<h3>3.8 Aufgabe 8: Kindprozess als Kopie des Elternprozesses<a class="headerlink" href="#aufgabe-8-kindprozess-als-kopie-des-elternprozesses" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<p><strong>Ziele</strong></p>
<ul class="simple">
<li><p>Verstehen, wie Prozessräume vererbt werden.</p></li>
<li><p>Unterschiede zwischen dem Prozessraum von Eltern und Kindern erfahren.</p></li>
</ul>
<p><strong>Aufgaben</strong></p>
<ol class="arabic">
<li><p>Analysieren Sie Programm <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">ProcA8_1.c</span></code>: was gibt das Programm aus?</p>
<ul class="simple">
<li><p>Starten Sie <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">ProcA8_1.e</span> </code>und überprüfen Sie Ihre Überlegungen.</p></li>
<li><p>Waren Ihre Überlegungen richtig? Falls nicht, was könnten Sie falsch überlegt haben?</p></li>
</ul>
<div class="highlight-default notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>
</pre></div>
</div>
</li>
<li><p>Analysieren Sie Programm <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">ProcA8_2.c</span></code>: was gibt das Programm aus?</p>
<ul class="simple">
<li><p>Starten Sie <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">ProcA8_2.e</span></code> und überprüfen Sie Ihre Überlegungen.</p></li>
<li><p>Waren Ihre Überlegungen richtig? Falls nicht, was könnten Sie falsch gemacht haben?</p></li>
<li><p>Kind und Eltern werden in verschiedener Reihenfolge ausgeführt: ist ein Unterschied ausser der Reihenfolge festzustellen?</p></li>
</ul>
<div class="highlight-default notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>
</pre></div>
</div>
</li>
<li><p>Analysieren Sie Programm <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">ProcA8_3.c</span></code> und Überlegen Sie, was in die Datei <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">AnyOutPut.txt</span></code> geschrieben wird, wer schreibt alles in diese Datei (sie wird ja vor <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">fork()</span></code> geöffnet) und wieso ist das so?</p>
<ul class="simple">
<li><p>Starten Sie <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">ProcA8_3.e</span></code> und überprüfen Sie Ihre Überlegungen.</p></li>
<li><p>Waren Ihre Überlegungen richtig? Falls nicht, wieso nicht?</p></li>
</ul>
<div class="highlight-default notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>
</pre></div>
</div>
</li>
</ol>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="aufgabe-9-unterschied-von-threads-gegenuber-prozessen">
<h3>3.9 Aufgabe 9: Unterschied von Threads gegenüber Prozessen<a class="headerlink" href="#aufgabe-9-unterschied-von-threads-gegenuber-prozessen" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<p><strong>Ziele</strong></p>
<ul class="simple">
<li><p>Den Unterschied zwischen Thread und Prozess kennenlernen.</p></li>
<li><p>Problemstellungen um Threads kennenlernen.</p></li>
<li><p>Die <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">pthread</span></code>-Implementation kennen lernen.</p></li>
</ul>
<p><strong>Aufgaben</strong></p>
<ol class="arabic simple">
<li><p>Studieren Sie Programm <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">ProcA9.c</span></code> und überlegen Sie, wie die Programmausgabe aussieht. Vergleichen Sie Ihre Überlegungen mit denjenigen aus Aufgabe 8.2 b) (<code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">Pro-cA8_2.e</span></code>).</p>
<ul class="simple">
<li><p>Starten Sie <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">ProcA9.e</span></code> und vergleichen das Resultat mit Ihren Überlegungen.</p></li>
<li><p>Was ist anders als bei <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">ProcA8_2.e</span></code>?</p></li>
</ul>
</li>
</ol>
<div class="highlight-default notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>
</pre></div>
</div>
<ol class="arabic">
<li><p>Setzen Sie in der Thread-Routine vor dem Befehl <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">pthread_exit()</span></code> eine unendliche Schleife ein, z.B. <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">while(1)</span> <span class="pre">{</span> <span class="pre">}</span></code>; .</p>
<ul>
<li><p>Starten Sie das Programm und beobachten Sie das Verhalten mit <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">top</span></code>. Was beobachten Sie und was schliessen Sie daraus?</p>
<p><strong>Hinweis:</strong> wenn Sie in <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">top</span></code> den Buchstaben H eingeben, werden die Threads einzeln dargestellt.</p>
</li>
<li><p>Kommentieren Sie im Hauptprogram die beiden <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">pthread_join()</span></code> Aufrufe aus und starten Sie das Programm. Was geschieht? Erklären Sie das Verhalten.</p></li>
</ul>
</li>
</ol>
<div class="highlight-default notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>
</pre></div>
</div>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="aufgabe-10-optional">
<h3>3.10 Aufgabe 10 (optional):<a class="headerlink" href="#aufgabe-10-optional" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<section id="id1">
<h4>3.10.1 Übersicht<a class="headerlink" href="#id1" title="Permalink to this headline"></a></h4>
<p>Dieser Teil des Praktikums behandelt spezielle Prozesse: die Dämon Prozesse («daemon pro-cesses»). Es ist gedacht als Zusatz zum Basis Praktikum über Prozesse und Threads.</p>
<p>Auch dieser Teil ist ein «Analyse»- und «Experimentier»-Praktikum.</p>
<hr class="docutils" />
<section id="id2">
<h5>3.10.1.1 Nachweis<a class="headerlink" href="#id2" title="Permalink to this headline"></a></h5>
<p>Dieses Praktikum ist eine leicht abgewandelte Variante des ProcThreads Praktikum des Moduls BSY, angepasst an die Verhältnisse des SNP Moduls. Die Beispiele und Beschreibungen wurden, wo möglich, eins-zu-ein übernommen.</p>
<p>Als Autoren des BSY Praktikums sind genannt: M. Thaler, J. Zeman.</p>
</section>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="id3">
<h4>3.10.2 Lernziele<a class="headerlink" href="#id3" title="Permalink to this headline"></a></h4>
<p>In diesem Praktikum werden Sie sich mit Dämon Prozessen beschäftigen.</p>
<ul class="simple">
<li><p>Sie können die Problemstellung der Dämon Prozesse erklären</p></li>
<li><p>Sie können einen Dämon Prozess kreieren</p></li>
<li><p>Sie können aus dem Dämon Prozess mit der Umgebung kommunizieren</p></li>
<li></li>
</ul>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="aufgabe-damon-prozesse">
<h4>3.10.3 Aufgabe: Dämon Prozesse<a class="headerlink" href="#aufgabe-damon-prozesse" title="Permalink to this headline"></a></h4>
<p><strong>Ziele</strong></p>
<ul class="simple">
<li><p>Problemstellungen um Daemons kennenlernen:</p>
<ul>
<li><p>wie wird ein Prozess zum Daemon?</p></li>
<li><p>wie erreicht man, dass nur ein Daemon vom gleichen Typ aktiv ist?</p></li>
<li><p>wie teilt sich ein Daemon seiner Umwelt mit?</p></li>
<li><p>wo “lebt” ein Daemon?</p></li>
</ul>
</li>
</ul>
<p><strong>Einleitung</strong></p>
<p>Für diese Aufgabe haben wir einen Daemon implementiert: <strong>MrTimeDaemon</strong> gibt auf Anfrage die Systemzeit Ihres Rechners bekannt. Abfragen können Sie diese Zeit mit dem Programm <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">WhatsTheTimeMr</span> <span class="pre">localhost</span></code>. Die Kommunikation zwischen den beiden Prozessen haben wir mit TCP/IP Sockets implementiert. Weitere Infos zum Daemon finden Sie nach den Aufgaben.</p>
<p>Im Abschnitt 4 finden Sie Zusatzinformationen über diese Implementation eines Dämon Prozesses plus weiterführende Informationen.</p>
<p><strong>Aufgaben</strong></p>
<ol class="arabic">
<li><p>Für die folgende Aufgabe benötigen Sie mindestens zwei Fenster (Kommandozeilen-Konsolen). Übersetzen Sie die Programme mit <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">make</span></code> und starten Sie das Programm <strong>PlapperMaul</strong> in einem der Fenster. Das Programm schreibt (ca.) alle 0.5 Sekunden <em>Hallo, ich bins…. Pidi</em> plus seine Prozess-ID auf den Bildschirm. Mit dem Shell Befehl <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">ps</span></code> können Sie Ihre aktiven Prozesse auflisten, auch <strong>PlapperMaul</strong>. Überlegen Sie sich zuerst, was mit <strong>PlapperMaul</strong> geschieht, wenn Sie das Fenster schliessen: läuft <strong>PlapperMaul</strong> weiter? Was geschieht mit <strong>PlapperMaul</strong> wenn Sie sich ausloggen und wieder einloggen? Testen Sie Ihre Überlegungen, in dem Sie die entsprechenden Aktionen durchführen. Stimmen Ihre Überlegungen?</p>
<div class="highlight-default notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>
</pre></div>
</div>
</li>
<li><p>Starten Sie nun das Programm bzw. den Daemon <strong>MrTimeDaemon</strong>. Stellen Sie die gleichen Überlegungen an wie mit <strong>PlapperMaul</strong> und testen Sie wiederum, ob Ihre Überlegungen stimmen. Ob <strong>MrTimeDaemon</strong> noch läuft können Sie feststellen, indem Sie die Zeit abfragen oder den Befehl <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">ps</span> <span class="pre">ajx</span> <span class="pre">|</span> <span class="pre">grep</span> <span class="pre">MrTimeDaemon</span></code> eingeben: was fällt Ihnen am Output auf? Was schliessen Sie aus Ihren Beobachtungen?</p>
<div class="highlight-default notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>
</pre></div>
</div>
</li>
<li><p>Starten Sie <strong>MrTimeDaemon</strong> erneut, was geschieht?</p>
<div class="highlight-default notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>
</pre></div>
</div>
</li>
<li><p>Stoppen Sie nun <strong>MrTimeDaemon</strong> mit <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">killall</span> <span class="pre">MrTimeDaemon</span></code>.</p></li>
<li><p>Starten Sie <strong>MrTimeDaemon</strong> und fragen Sie mit <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">WhatsTheTimeMr</span> <span class="pre">localhost</span></code> oder mit <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">WhatsTheTimeMr</span> <span class="pre">127.0.0.1</span></code> die aktuelle Zeit auf Ihrem Rechner ab.</p>
<p><strong>Optional:</strong>
Fragen Sie die Zeit bei einem Ihrer Kollegen ab. Dazu muss beim Server (dort wo <strong>MrTimeDaemon</strong> läuft) ev. die Firewall angepasst werden. Folgende Befehle müssen dazu mit <strong>root-Privilegien</strong> ausgeführt werden:</p>
<div class="highlight-bash notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>iptables-save &gt; myTables.txt <span class="c1"># sichert die aktuelle Firewall</span>
iptables -I INPUT <span class="m">1</span> -p tcp --dport <span class="m">65534</span> -j ACCEPT
iptables -I OUTPUT <span class="m">2</span> -p tcp --sport <span class="m">65534</span> -j ACCEPT
</pre></div>
</div>
<p>Nun sollten Sie über die IP-Nummer oder über den Rechner-Namen auf den <strong>TimeServer</strong> mit <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">WhatsTheTimeMr</span></code> zugreifen können.
Die Firewall können Sie mit folgendem Befehl wiederherstellen:</p>
<div class="highlight-bash notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>iptables-restore myTables.txt
</pre></div>
</div>
</li>
<li><p>Studieren Sie <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">MrTimeDaemon.c</span></code>, <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">Daemonizer.c</span></code> und <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">TimeDaemon.c</span></code> und analysieren Sie, wie die Daemonisierung abläuft. Entfernen Sie die Kommentare im Macro <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">Out-PutPIDs</span></code> am Anfang des Moduls <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">Daemonizer.c</span></code>. Übersetzen Sie die Programme mit make und starten Sie <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">MrTimeDaemon</span></code> erneut. Analysieren Sie die Ausgabe, was fällt Ihnen auf? Notieren Sie alle für die vollständige Daemonisierung notwendigen Schritte.</p>
<div class="highlight-default notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>
</pre></div>
</div>
</li>
<li><p>Setzen Sie beim Aufruf von <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">Daemonizer()</span></code> in <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">MrTimeDaemon.c</span></code> anstelle von <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">lock-FilePath</span></code> den Null-Zeiger <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">NULL</span></code> ein. Damit wird keine lock-Datei erzeugt. Übersetzen Sie die Programme und starten Sie erneut <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">MrTimedaemon</span></code>. Was geschieht bzw. wie können Sie feststellen, was geschehen ist?</p>
<p><strong>Hinweis:</strong> lesen Sie das log-File: <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">/tmp/timeDaemon.log.</span></code></p>
<div class="highlight-default notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>
</pre></div>
</div>
<p>Wenn Sie noch Zeit und Lust haben: messen Sie die Zeit, zwischen Start der Zeitanfrage und Eintreffen der Antwort. Dazu müssen Sie die Datei <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">WhatsTheTimeMr.c</span></code> entsprechend anpassen.</p>
</li>
</ol>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="zusatzinformationen">
<h4>3.10.4 Zusatzinformationen<a class="headerlink" href="#zusatzinformationen" title="Permalink to this headline"></a></h4>
<hr class="docutils" />
<section id="diese-implementation">
<h5>3.10.4.1 Diese Implementation<a class="headerlink" href="#diese-implementation" title="Permalink to this headline"></a></h5>
<p>Dieser Daemon besteht aus den 3 Komponenten.</p>
<p><strong>Hauptprogramm: MrTimeDaemon.c</strong></p>
<p>Hier werden die Pfade für die lock-Datei, die log-Datei und der ”Aufenthaltsort” des Daemons gesetzt. Die lock-Datei wird benötigt um sicherzustellen, dass der Daemon nur einmal gestartet werden kann. In die lock-Datei schreibt der Daemon z.B. seine PID und sperrt sie dann für Schreiben. Wird der Daemon ein zweites Mal gestartet und will seine PID in diese Datei schreiben, erhält er eine Fehlermeldung und terminiert (es soll ja nur ein Daemon arbeiten). Terminiert der Daemon, wird die Datei automatisch freigegeben. Weil Daemonen sämtliche Kontakte mit ihrer Umwelt im Normalfall abbrechen und auch kein Kontrollterminal besitzen, ist es sinnvoll, zumindest die Ausgabe des Daemons in eine log-Datei umzuleiten. Dazu stehen einige Systemfunktionen für Logging zur Verfügung. Der Einfachheit halber haben wir hier eine normale Datei im Verzeichnis <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">/tmp</span></code> gewählt.</p>
<blockquote>
<div><p><strong>Anmerkung:</strong> die Wahl des Verzeichnisses <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">/tmp</span></code> für die lock- und log-Datei ist für den normalen Betrieb problematisch, weil der Inhalt dieses Verzeichnisses jederzeit gelöscht werden kann, bzw. darf. Wir haben dieses Verzeichnis gewählt, weil wir die beiden Dateien nur für die kurze Zeit des Praktikums benötigen.</p>
</div></blockquote>
<p>Der Daemon erbt sein Arbeitsverzeichnis vom Elternprozesse, er sollte deshalb in ein festes Verzeichnis des Systems wechseln, um zu verhindern, dass er sich in einem montierten (gemounteten) Verzeichnis aufhält, das dann beim Herunterfahren nicht demontiert werden könnte (wir haben hier wiederum <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">/tmp</span></code> gewählt).</p>
<p><strong>Daemonizer: Daemonizer.c</strong></p>
<p>Der Daemonizer macht aus dem aktuellen Prozess einen Daemon. Z.B. sollte er Signale (eine Art Softwareinterrupts) ignorieren: wenn Sie die CTRL-C Taste während dem Ausführen eines Vordergrundprozess drücken, erhält dieser vom Betriebssystem das Signal SIGINT und bricht seine Ausführung ab. Weiter sollte er die Dateierzeugungsmaske auf 0 setzen (Dateizugriffsrechte), damit kann er beim Öffnen von Dateien beliebige Zugriffsrechte verlangen (die Dateierzeugungsmaske erbt er vom Elternprozess). Am Schluss startet der Daemonizer das eigentliche Daemonprogramm: TimeDaemon.e.</p>
<p><strong>Daemonprogramm: TimeDaemon.c</strong></p>
<p>Das Daemonprogramm wartet in einer unendlichen Schleife auf Anfragen zur Zeit und schickt die Antwort an den Absender zurück. Die Datenkommunikation ist, wie schon erwähnt, mit Sockets implementiert, auf die wir aber im Rahmen dieses Praktikums nicht weiter eingehen wollen (wir stellen lediglich Hilfsfunktionen zur Verfügung).</p>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="zusatzinformation-zu-damon-prozessen">
<h5>3.10.4.2 Zusatzinformation zu Dämon Prozessen<a class="headerlink" href="#zusatzinformation-zu-damon-prozessen" title="Permalink to this headline"></a></h5>
<p>Dämonen oder englisch Daemons sind eine spezielle Art von Prozessen, die vollständig unabhängig arbeiten, d.h. ohne direkte Interaktion mit dem Anwender. Dämonen sind Hintergrundprozesse und terminieren i.A. nur, wenn das System heruntergefahren wird oder abstürzt. Dämonen erledigen meist Aufgaben, die periodisch ausgeführt werden müssen, z.B. Überwachung von Systemkomponenten, abfragen, ob neue Mails angekommen sind, etc.</p>
<p>Ein typisches Beispiel unter Unix ist der Printer Daemon <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">lpd</span></code>, der periodisch nachschaut, ob ein Anwender eine Datei zum Ausdrucken hinterlegt hat. Wenn ja, schickt er die Datei auf den Drucker.</p>
<p>Hier wird eine weitere Eigenschaft von Daemons ersichtlich: meist kann nur ein Dämon pro Aufgabe aktiv sein: stellen Sie sich vor, was passiert, wenn zwei Druckerdämonen gleichzeitig arbeiten. Andererseits muss aber auch dafür gesorgt werden, dass ein Dämon wieder gestartet wird, falls er stirbt.</p>
<hr class="docutils" />
</section>
</section>
</section>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="bewertung">
<h2>4. Bewertung<a class="headerlink" href="#bewertung" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>Die gegebenenfalls gestellten Theorieaufgaben und der funktionierende Programmcode müssen der Praktikumsbetreuung gezeigt werden. Die Lösungen müssen mündlich erklärt werden.</p>
<table class="colwidths-auto docutils align-default">
<thead>
<tr class="row-odd"><th class="text-left head"><p>Aufgabe</p></th>
<th class="text-left head"><p>Kriterium</p></th>
<th class="text-left head"><p>Punkte</p></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr class="row-even"><td class="text-left"><p></p></td>
<td class="text-left"><p>Sie können die gestellten Fragen erklären.</p></td>
<td class="text-left"><p></p></td>
</tr>
<tr class="row-odd"><td class="text-left"><p>1</p></td>
<td class="text-left"><p>Prozess mit <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">fork()</span></code> erzeugen</p></td>
<td class="text-left"><p>0.5</p></td>
</tr>
<tr class="row-even"><td class="text-left"><p>2</p></td>
<td class="text-left"><p>Prozess mit <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">fork()</span></code> und <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">exec()</span></code>: Programm Image ersetzen</p></td>
<td class="text-left"><p>0.5</p></td>
</tr>
<tr class="row-odd"><td class="text-left"><p>3</p></td>
<td class="text-left"><p>Prozesshierarchie analysieren</p></td>
<td class="text-left"><p>0.5</p></td>
</tr>
<tr class="row-even"><td class="text-left"><p>4</p></td>
<td class="text-left"><p>Zeitlicher Ablauf von Prozessen</p></td>
<td class="text-left"><p>0.5</p></td>
</tr>
<tr class="row-odd"><td class="text-left"><p>5</p></td>
<td class="text-left"><p>Waisenkinder (Orphan Processes)</p></td>
<td class="text-left"><p>0.5</p></td>
</tr>
<tr class="row-even"><td class="text-left"><p>6</p></td>
<td class="text-left"><p>Terminierte, halbtote Prozesse (Zombies)</p></td>
<td class="text-left"><p>0.5</p></td>
</tr>
<tr class="row-odd"><td class="text-left"><p>7</p></td>
<td class="text-left"><p>Auf Terminieren von Kindprozessen warten</p></td>
<td class="text-left"><p>0.5</p></td>
</tr>
<tr class="row-even"><td class="text-left"><p>8</p></td>
<td class="text-left"><p>Kindprozess als Kopie des Elternprozesses</p></td>
<td class="text-left"><p>0.5</p></td>
</tr>
<tr class="row-odd"><td class="text-left"><p>9</p></td>
<td class="text-left"><p>Unterschied von Threads gegenüber Prozessen</p></td>
<td class="text-left"><p>0.5</p></td>
</tr>
<tr class="row-even"><td class="text-left"><p>10</p></td>
<td class="text-left"><p>Dämon Prozesse</p></td>
<td class="text-left"><p>(4)</p></td>
</tr>
</tbody>
</table>
<hr class="docutils" />
<p>Version: 11.01.2022</p>
</section>
</section>
</div>
</div>
</div>
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<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P02_Funktionen_Datentyp_enum/README.html">02: Funktionen, Datentyp “enum”</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P03_Bit_Operation_struct_typedef/README.html">03 - Bit Operationen, Struct, Typedef</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P04_Modularisieren_von_C_Code/new_P04/P04_Modularisieren_von_C_Code.html">04 - Modularisieren von C Code</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P05_TicTacToe/README.html">05 - Arrays/Strings/TicTacToe</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P06_Personen_Verwaltung_Linked_List/README.html">06 - Personen Verwaltung – Linked List</a></li>
<li class="toctree-l1 current"><a class="current reference internal" href="#">07 - Prozesse und Threads</a><ul>
<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#ubersicht">1. Übersicht</a><ul>
<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#nachweis">1.1 Nachweis</a></li>
</ul>
</li>
<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#lernziele">2. Lernziele</a></li>
<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#aufgaben">3. Aufgaben</a><ul>
<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#aufgabe-1-prozess-mit-fork-erzeugen">3.1 Aufgabe 1: Prozess mit fork() erzeugen</a></li>
<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#aufgabe-2-prozess-mit-fork-und-exec-programm-image-ersetzen">3.2 Aufgabe 2: Prozess mit fork() und exec(): Programm Image ersetzen</a></li>
<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#aufgabe-3-prozesshierarchie-analysieren">3.3 Aufgabe 3: Prozesshierarchie analysieren</a></li>
<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#aufgabe-4-zeitlicher-ablauf-von-prozessen">3.4 Aufgabe 4: Zeitlicher Ablauf von Prozessen</a></li>
<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#aufgabe-5-waisenkinder-orphan-processes">3.5 Aufgabe 5: Waisenkinder (Orphan Processes)</a></li>
<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#aufgabe-6-terminierte-halbtote-prozesse-zombies">3.6 Aufgabe 6: Terminierte, halbtote Prozesse (Zombies)</a></li>
<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#aufgabe-7-auf-terminieren-von-kindprozessen-warten">3.7 Aufgabe 7: Auf Terminieren von Kindprozessen warten</a></li>
<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#aufgabe-8-kindprozess-als-kopie-des-elternprozesses">3.8 Aufgabe 8: Kindprozess als Kopie des Elternprozesses</a></li>
<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#aufgabe-9-unterschied-von-threads-gegenuber-prozessen">3.9 Aufgabe 9: Unterschied von Threads gegenüber Prozessen</a></li>
<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#aufgabe-10-optional">3.10 Aufgabe 10 (optional):</a><ul>
<li class="toctree-l4"><a class="reference internal" href="#id1">3.10.1 Übersicht</a><ul>
<li class="toctree-l5"><a class="reference internal" href="#id2">3.10.1.1 Nachweis</a></li>
</ul>
</li>
<li class="toctree-l4"><a class="reference internal" href="#id3">3.10.2 Lernziele</a></li>
<li class="toctree-l4"><a class="reference internal" href="#aufgabe-damon-prozesse">3.10.3 Aufgabe: Dämon Prozesse</a></li>
<li class="toctree-l4"><a class="reference internal" href="#zusatzinformationen">3.10.4 Zusatzinformationen</a><ul>
<li class="toctree-l5"><a class="reference internal" href="#diese-implementation">3.10.4.1 Diese Implementation</a></li>
<li class="toctree-l5"><a class="reference internal" href="#zusatzinformation-zu-damon-prozessen">3.10.4.2 Zusatzinformation zu Dämon Prozessen</a></li>
</ul>
</li>
</ul>
</li>
</ul>
</li>
<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#bewertung">4. Bewertung</a></li>
</ul>
</li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P08_Sync/README.html">08 - Synchronisationsprobleme</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P09_File_Operations/README.html">09 - File Operations</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P10_IPC/README.html">10 - IPC</a></li>
</ul>
<div class="relations">
<h3>Related Topics</h3>
<ul>
<li><a href="../index.html">Documentation overview</a><ul>
<li>Previous: <a href="../P06_Personen_Verwaltung_Linked_List/README.html" title="previous chapter">06 - Personen Verwaltung – Linked List</a></li>
<li>Next: <a href="../P08_Sync/README.html" title="next chapter">08 - Synchronisationsprobleme</a></li>
</ul></li>
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<title>09/02 - Dämon Prozesse &#8212; SNP Labs documentation</title>
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<h1>09/02 - Dämon Prozesse<a class="headerlink" href="#damon-prozesse" title="Permalink to this headline"></a></h1>
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<h2>1. Übersicht<a class="headerlink" href="#ubersicht" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>Dieser Teil des Praktikums behandelt spezielle Prozesse: die Dämon Prozesse («daemon pro-cesses»). Es ist gedacht als Zusatz zum Basis Praktikum über Prozesse und Threads.</p>
<p>Auch dieser Teil ist ein «Analyse»- und «Experimentier»-Praktikum.</p>
<hr class="docutils" />
<section id="nachweis">
<h3>1.1 Nachweis<a class="headerlink" href="#nachweis" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<p>Dieses Praktikum ist eine leicht abgewandelte Variante des ProcThreads Praktikum des Moduls BSY, angepasst an die Verhältnisse des SNP Moduls. Die Beispiele und Beschreibungen wurden, wo möglich, eins-zu-ein übernommen.</p>
<p>Als Autoren des BSY Praktikums sind genannt: M. Thaler, J. Zeman.</p>
</section>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="lernziele">
<h2>2. Lernziele<a class="headerlink" href="#lernziele" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>In diesem Praktikum werden Sie sich mit Dämon Prozessen beschäftigen.</p>
<ul class="simple">
<li><p>Sie können die Problemstellung der Dämon Prozesse erklären</p></li>
<li><p>Sie können einen Dämon Prozess kreieren</p></li>
<li><p>Sie können aus dem Dämon Prozess mit der Umgebung kommunizieren</p></li>
<li></li>
</ul>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="aufgabe-damon-prozesse">
<h2>3. Aufgabe: Dämon Prozesse<a class="headerlink" href="#aufgabe-damon-prozesse" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p><strong>Ziele</strong></p>
<ul class="simple">
<li><p>Problemstellungen um Daemons kennenlernen:</p>
<ul>
<li><p>wie wird ein Prozess zum Daemon?</p></li>
<li><p>wie erreicht man, dass nur ein Daemon vom gleichen Typ aktiv ist?</p></li>
<li><p>wie teilt sich ein Daemon seiner Umwelt mit?</p></li>
<li><p>wo “lebt” ein Daemon?</p></li>
</ul>
</li>
</ul>
<p><strong>Einleitung</strong></p>
<p>Für diese Aufgabe haben wir einen Daemon implementiert: <strong>MrTimeDaemon</strong> gibt auf Anfrage die Systemzeit Ihres Rechners bekannt. Abfragen können Sie diese Zeit mit dem Programm <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">WhatsTheTimeMr</span> <span class="pre">localhost</span></code>. Die Kommunikation zwischen den beiden Prozessen haben wir mit TCP/IP Sockets implementiert. Weitere Infos zum Daemon finden Sie nach den Aufgaben.</p>
<p>Im Abschnitt 4 finden Sie Zusatzinformationen über diese Implementation eines Dämon Prozesses plus weiterführende Informationen.</p>
<p><strong>Aufgaben</strong></p>
<ol class="arabic simple">
<li><p>Für die folgende Aufgabe benötigen Sie mindestens zwei Fenster (Kommandozeilen-Konsolen). Übersetzen Sie die Programme mit <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">make</span></code> und starten Sie das Programm <strong>PlapperMaul</strong> in einem der Fenster. Das Programm schreibt (ca.) alle 0.5 Sekunden <em>Hallo, ich bins…. Pidi</em> plus seine Prozess-ID auf den Bildschirm. Mit dem Shell Befehl <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">ps</span></code> können Sie Ihre aktiven Prozesse auflisten, auch <strong>PlapperMaul</strong>. Überlegen Sie sich zuerst, was mit <strong>PlapperMaul</strong> geschieht, wenn Sie das Fenster schliessen: läuft <strong>PlapperMaul</strong> weiter? Was geschieht mit <strong>PlapperMaul</strong> wenn Sie sich ausloggen und wieder einloggen? Testen Sie Ihre Überlegungen, in dem Sie die entsprechenden Aktionen durchführen. Stimmen Ihre Überlegungen?</p></li>
</ol>
<div class="highlight-default notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>
</pre></div>
</div>
<ol class="arabic simple">
<li><p>Starten Sie nun das Programm bzw. den Daemon <strong>MrTimeDaemon</strong>. Stellen Sie die gleichen Überlegungen an wie mit <strong>PlapperMaul</strong> und testen Sie wiederum, ob Ihre Überlegungen stimmen. Ob <strong>MrTimeDaemon</strong> noch läuft können Sie feststellen, indem Sie die Zeit abfragen oder den Befehl <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">ps</span> <span class="pre">ajx</span> <span class="pre">|</span> <span class="pre">grep</span> <span class="pre">MrTimeDaemon</span></code> eingeben: was fällt Ihnen am Output auf? Was schliessen Sie aus Ihren Beobachtungen?</p></li>
</ol>
<div class="highlight-default notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>
</pre></div>
</div>
<ol class="arabic simple">
<li><p>Starten Sie <strong>MrTimeDaemon</strong> erneut, was geschieht?</p></li>
</ol>
<div class="highlight-default notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>
</pre></div>
</div>
<ol class="arabic simple">
<li><p>Stoppen Sie nun <strong>MrTimeDaemon</strong> mit <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">killall</span> <span class="pre">MrTimeDaemon</span></code>.</p></li>
<li><p>Starten Sie <strong>MrTimeDaemon</strong> und fragen Sie mit <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">WhatsTheTimeMr</span> <span class="pre">localhost</span></code> oder mit <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">WhatsTheTimeMr</span> <span class="pre">127.0.0.1</span></code> die aktuelle Zeit auf Ihrem Rechner ab.</p></li>
</ol>
<p><strong>Optional:</strong>
Fragen Sie die Zeit bei einem Ihrer Kollegen ab. Dazu muss beim Server (dort wo <strong>MrTimeDaemon</strong> läuft) ev. die Firewall angepasst werden. Folgende Befehle müssen dazu mit <strong>root-Privilegien</strong> ausgeführt werden:</p>
<div class="highlight-bash notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>iptables-save &gt; myTables.txt <span class="c1"># sichert die aktuelle Firewall</span>
iptables -I INPUT <span class="m">1</span> -p tcp --dport <span class="m">65534</span> -j ACCEPT
iptables -I OUTPUT <span class="m">2</span> -p tcp --sport <span class="m">65534</span> -j ACCEPT
</pre></div>
</div>
<p>Nun sollten Sie über die IP-Nummer oder über den Rechner-Namen auf den <strong>TimeServer</strong> mit <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">WhatsTheTimeMr</span></code> zugreifen können.
Die Firewall können Sie mit folgendem Befehl wiederherstellen:</p>
<div class="highlight-bash notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>iptables-restore myTables.txt
</pre></div>
</div>
<ol class="arabic simple">
<li><p>Studieren Sie <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">MrTimeDaemon.c</span></code>, <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">Daemonizer.c</span></code> und <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">TimeDaemon.c</span></code> und analysieren Sie, wie die Daemonisierung abläuft. Entfernen Sie die Kommentare im Macro <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">Out-PutPIDs</span></code> am Anfang des Moduls <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">Daemonizer.c</span></code>. Übersetzen Sie die Programme mit make und starten Sie <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">MrTimeDaemon</span></code> erneut. Analysieren Sie die Ausgabe, was fällt Ihnen auf? Notieren Sie alle für die vollständige Daemonisierung notwendigen Schritte.</p></li>
</ol>
<div class="highlight-default notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>
</pre></div>
</div>
<ol class="arabic">
<li><p>Setzen Sie beim Aufruf von <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">Daemonizer()</span></code> in <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">MrTimeDaemon.c</span></code> anstelle von <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">lock-FilePath</span></code> den Null-Zeiger <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">NULL</span></code> ein. Damit wird keine lock-Datei erzeugt. Übersetzen Sie die Programme und starten Sie erneut <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">MrTimedaemon</span></code>. Was geschieht bzw. wie können Sie feststellen, was geschehen ist?</p>
<p><strong>Hinweis:</strong> lesen Sie das log-File: <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">/tmp/timeDaemon.log.</span></code></p>
</li>
</ol>
<div class="highlight-default notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span>
</pre></div>
</div>
<p>Wenn Sie noch Zeit und Lust haben: messen Sie die Zeit, zwischen Start der Zeitanfrage und Eintreffen der Antwort. Dazu müssen Sie die Datei <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">WhatsTheTimeMr.c</span></code> entsprechend anpassen.</p>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="zusatzinformationen">
<h2>4. Zusatzinformationen<a class="headerlink" href="#zusatzinformationen" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<hr class="docutils" />
<section id="diese-implementation">
<h3>4.1 Diese Implementation<a class="headerlink" href="#diese-implementation" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<p>Dieser Daemon besteht aus den 3 Komponenten.</p>
<p><strong>Hauptprogramm: MrTimeDaemon.c</strong></p>
<p>Hier werden die Pfade für die lock-Datei, die log-Datei und der ”Aufenthaltsort” des Daemons gesetzt. Die lock-Datei wird benötigt um sicherzustellen, dass der Daemon nur einmal gestartet werden kann. In die lock-Datei schreibt der Daemon z.B. seine PID und sperrt sie dann für Schreiben. Wird der Daemon ein zweites Mal gestartet und will seine PID in diese Datei schreiben, erhält er eine Fehlermeldung und terminiert (es soll ja nur ein Daemon arbeiten). Terminiert der Daemon, wird die Datei automatisch freigegeben. Weil Daemonen sämtliche Kontakte mit ihrer Umwelt im Normalfall abbrechen und auch kein Kontrollterminal besitzen, ist es sinnvoll, zumindest die Ausgabe des Daemons in eine log-Datei umzuleiten. Dazu stehen einige Systemfunktionen für Logging zur Verfügung. Der Einfachheit halber haben wir hier eine normale Datei im Verzeichnis <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">/tmp</span></code> gewählt.</p>
<blockquote>
<div><p><strong>Anmerkung:</strong> die Wahl des Verzeichnisses <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">/tmp</span></code> für die lock- und log-Datei ist für den normalen Betrieb problematisch, weil der Inhalt dieses Verzeichnisses jederzeit gelöscht werden kann, bzw. darf. Wir haben dieses Verzeichnis gewählt, weil wir die beiden Dateien nur für die kurze Zeit des Praktikums benötigen.</p>
</div></blockquote>
<p>Der Daemon erbt sein Arbeitsverzeichnis vom Elternprozesse, er sollte deshalb in ein festes Verzeichnis des Systems wechseln, um zu verhindern, dass er sich in einem montierten (gemounteten) Verzeichnis aufhält, das dann beim Herunterfahren nicht demontiert werden könnte (wir haben hier wiederum <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">/tmp</span></code> gewählt).</p>
<p><strong>Daemonizer: Daemonizer.c</strong></p>
<p>Der Daemonizer macht aus dem aktuellen Prozess einen Daemon. Z.B. sollte er Signale (eine Art Softwareinterrupts) ignorieren: wenn Sie die CTRL-C Taste während dem Ausführen eines Vordergrundprozess drücken, erhält dieser vom Betriebssystem das Signal SIGINT und bricht seine Ausführung ab. Weiter sollte er die Dateierzeugungsmaske auf 0 setzen (Dateizugriffsrechte), damit kann er beim Öffnen von Dateien beliebige Zugriffsrechte verlangen (die Dateierzeugungsmaske erbt er vom Elternprozess). Am Schluss startet der Daemonizer das eigentliche Daemonprogramm: TimeDaemon.e.</p>
<p><strong>Daemonprogramm: TimeDaemon.c</strong></p>
<p>Das Daemonprogramm wartet in einer unendlichen Schleife auf Anfragen zur Zeit und schickt die Antwort an den Absender zurück. Die Datenkommunikation ist, wie schon erwähnt, mit Sockets implementiert, auf die wir aber im Rahmen dieses Praktikums nicht weiter eingehen wollen (wir stellen lediglich Hilfsfunktionen zur Verfügung).</p>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="zusatzinformation-zu-damon-prozessen">
<h3>4.2 Zusatzinformation zu Dämon Prozessen<a class="headerlink" href="#zusatzinformation-zu-damon-prozessen" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<p>Dämonen oder englisch Daemons sind eine spezielle Art von Prozessen, die vollständig unabhängig arbeiten, d.h. ohne direkte Interaktion mit dem Anwender. Dämonen sind Hintergrundprozesse und terminieren i.A. nur, wenn das System heruntergefahren wird oder abstürzt. Dämonen erledigen meist Aufgaben, die periodisch ausgeführt werden müssen, z.B. Überwachung von Systemkomponenten, abfragen, ob neue Mails angekommen sind, etc.</p>
<p>Ein typisches Beispiel unter Unix ist der Printer Daemon <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">lpd</span></code>, der periodisch nachschaut, ob ein Anwender eine Datei zum Ausdrucken hinterlegt hat. Wenn ja, schickt er die Datei auf den Drucker.</p>
<p>Hier wird eine weitere Eigenschaft von Daemons ersichtlich: meist kann nur ein Dämon pro Aufgabe aktiv sein: stellen Sie sich vor, was passiert, wenn zwei Druckerdämonen gleichzeitig arbeiten. Andererseits muss aber auch dafür gesorgt werden, dass ein Dämon wieder gestartet wird, falls er stirbt.</p>
</section>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="bewertung">
<h2>5. Bewertung<a class="headerlink" href="#bewertung" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>Die gegebenenfalls gestellten Theorieaufgaben und der funktionierende Programmcode müssen der Praktikumsbetreuung gezeigt werden. Die Lösungen müssen mündlich erklärt werden.</p>
<table class="colwidths-auto docutils align-default">
<thead>
<tr class="row-odd"><th class="text-left head"><p>Aufgabe</p></th>
<th class="text-left head"><p>Kriterium</p></th>
<th class="text-left head"><p>Punkte</p></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr class="row-even"><td class="text-left"><p></p></td>
<td class="text-left"><p>Sie können die gestellten Fragen erklären.</p></td>
<td class="text-left"><p></p></td>
</tr>
<tr class="row-odd"><td class="text-left"><p>1</p></td>
<td class="text-left"><p>Dämon Prozesse</p></td>
<td class="text-left"><p>4</p></td>
</tr>
</tbody>
</table>
<hr class="docutils" />
<p>Version: 11.01.2022</p>
</section>
</section>
</div>
</div>
</div>
<div class="sphinxsidebar" role="navigation" aria-label="main navigation">
<div class="sphinxsidebarwrapper">
<p class="logo">
<a href="../index.html">
<img class="logo" src="../_static/logo.png" alt="Logo"/>
<h1 class="logo logo-name">SNP Labs</h1>
</a>
</p>
<h3>Navigation</h3>
<ul>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P01_Erste_Schritte_mit_C/README.html">01 - Erste Schritte mit C</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P02_Funktionen_Datentyp_enum/README.html">02: Funktionen, Datentyp “enum”</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P03_Bit_Operation_struct_typedef/README.html">03 - Bit Operationen, Struct, Typedef</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P04_Modularisieren_von_C_Code/new_P04/P04_Modularisieren_von_C_Code.html">04 - Modularisieren von C Code</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P05_TicTacToe/README.html">05 - Arrays/Strings/TicTacToe</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P06_Personen_Verwaltung_Linked_List/README.html">06 - Personen Verwaltung – Linked List</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="README.html">07 - Prozesse und Threads</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P08_Sync/README.html">08 - Synchronisationsprobleme</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P09_File_Operations/README.html">09 - File Operations</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P10_IPC/README.html">10 - IPC</a></li>
</ul>
<div class="relations">
<h3>Related Topics</h3>
<ul>
<li><a href="../index.html">Documentation overview</a><ul>
</ul></li>
</ul>
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&amp; <a href="https://github.com/bitprophet/alabaster">Alabaster 0.7.12</a>
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</div>
</body>
</html>

384
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@ -0,0 +1,384 @@
<!DOCTYPE html>
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<title>08 - Synchronisationsprobleme &#8212; SNP Labs documentation</title>
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<div class="body" role="main">
<section class="tex2jax_ignore mathjax_ignore" id="synchronisationsprobleme">
<h1>08 - Synchronisationsprobleme<a class="headerlink" href="#synchronisationsprobleme" title="Permalink to this headline"></a></h1>
<hr class="docutils" />
<section id="ubersicht">
<h2>1. Übersicht<a class="headerlink" href="#ubersicht" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p><img alt="" src="../_images/synchronisationsprobleme.png" /></p>
<p><a class="reference external" href="https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Velgast-suedbahn.jpg">Quelle: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Velgast-suedbahn.jpg</a></p>
<p>In diesem Praktikum lernen sie zuerst am Beispiel eines Kaffee-Automaten verschiedene grundlegende Synchronisationsprobleme kennen und mit Hilfe von Locks (Mutexes) und Semaphoren lösen:</p>
<ul class="simple">
<li><p>gegenseitiger Ausschluss mit einem Lock</p></li>
<li><p>Erzwingen einer einfachen Reihenfolge</p></li>
<li><p>Erzwingen einer erweiterten Reihenfolge</p></li>
</ul>
<p>Im zweiten Teil werden sie auf Basis dieser Grundlagen ein komplexeres Synchronisationsproblem bearbeiten, diesmal am Beispiel von Bank Transaktionen.</p>
<hr class="docutils" />
<section id="nachweis">
<h3>1.1 Nachweis<a class="headerlink" href="#nachweis" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<p>Dieses Praktikum ist eine leicht abgewandelte Variante des Sync Praktikum des Moduls BSY, angepasst an die Verhältnisse des SNP Moduls. Die Beispiele und Beschreibungen wurden, wo möglich, eins-zu-ein übernommen.</p>
<p>Als Autor des BSY Praktikums ist genannt: M. Thaler.</p>
</section>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="lernziele">
<h2>2. Lernziele<a class="headerlink" href="#lernziele" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>In diesem Praktikum werden sie Synchronisationsprobleme lösen</p>
<ul class="simple">
<li><p>Sie wissen wie man systematisch Synchronisationsprobleme analysiert</p></li>
<li><p>Sie wissen wann ein potentieller Deadlock entstehen kann</p></li>
<li><p>Sie können Mutex mit Threads anwenden</p></li>
<li><p>Sie können Semaphoren mit Prozessen anwenden</p></li>
</ul>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="einfuhrung">
<h2>3. Einführung<a class="headerlink" href="#einfuhrung" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>Das Lösen von Synchronisationsproblemen ist oft nicht einfach, weil Prozesse bzw. Threads gleichzeitig ablaufen, ihre Aktivitäten jedoch nach Vorgaben koordiniert werden müssen: man verliert schnell den Überblick. Systematisches Vorgehen mit Aufzeichnen der Abläufe und Synchronisationsbedingungen bewährt ich sich in diesem Fall.</p>
<hr class="docutils" />
<section id="wie-lost-man-synchronisationsprobleme">
<h3>3.1 Wie löst man Synchronisationsprobleme?<a class="headerlink" href="#wie-lost-man-synchronisationsprobleme" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<p>Gehen sie beim Lösen von Synchronisationsproblemen in folgenden Schritten vor:</p>
<ul class="simple">
<li><p><strong>Schritt 1: Prozesse (Threads) der Problemstellung identifizieren.</strong><br />
Prozesse sind die Aktivitäten, die gleichzeitig ausgeführt werden. In diesem Sinne sind sie eigenständige Ausführungs-Einheiten, deren zeitliches Verhalten synchronisiert werden muss.</p></li>
<li><p><strong>Schritt 2: Ausführungsschritte der einzelnen Prozesse (Threads) ermitteln.</strong><br />
Erstellen sie eine Liste mit einer Spalte für jeden Prozess. Notieren sie für jeden Prozess stichwortartig die wesentlichen Aktionen in der gewünschten zeitlichen Reihenfolge. Tragen sie noch keine Synchronisationsoperationen ein, sondern Texte wie warten auf Geld, etc. Übertragen sie anschliessend die Liste in einen Ablaufgraphen (Siehe Beispiel in Abbildung 1).</p></li>
<li><p><strong>Schritt 3: Synchronisationsbedingungen ermitteln.</strong><br />
Eine Synchronisationsbedingung ist eine zeitliche Beziehung (Abhängigkeit) zwischen Aktionen verschiedener Prozesse, die für das korrekte Arbeiten erforderlich ist. Zeichnen sie diese Beziehungen mit Pfeilen in den Ablaufgraphen aus Schritt 2 ein (Siehe Abbildung 1).</p></li>
<li><p><strong>Schritt 4: Benötigte Semaphore definieren.</strong><br />
Für jede Synchronisationsbedingung wird ein eigener Semaphor benötigt. Notieren sie für jeden Semaphor einen Namen und den Wert, mit dem er initialisiert werden muss.</p></li>
<li><p><strong>Schritt 5: Prozesse mit Semaphore Operationen ergänzen.</strong><br />
Erweitern sie nun alle Prozesse aus Schritt 2 mit den notwendigen Semaphore Operati-onen (Siehe Pseudocode in Abbildung 1).</p></li>
<li><p><strong>Schritt 6: Implementation.</strong><br />
Implementieren und testen sie das vollständige Programm.</p></li>
</ul>
<p><img alt="" src="../_images/coffee_customer.png" /></p>
<div class="highlight-c notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="n">coin</span> <span class="o">=</span> <span class="n">sem_open</span><span class="p">(...,</span><span class="mi">0</span><span class="p">);</span>
<span class="n">coffee</span> <span class="o">=</span> <span class="n">sem_open</span><span class="p">(...,</span><span class="mi">0</span><span class="p">);</span>
</pre></div>
</div>
<p>Ablaufgraph und Pseudocode für 2 Prozesse und zwei Semaphore<br />
<img alt="" src="../_images/sequence_graph.png" /></p>
</section>
</section>
<section id="der-kaffee-automat">
<h2>4. Der Kaffee-Automat<a class="headerlink" href="#der-kaffee-automat" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>Als Beispiel verwenden wir einen Automaten, der Kaffee verkauft. Der Kunde muss zum Kauf eines Kaffees zuerst eine bzw. mehrere Münzen einwerfen und anschliessend den gewünsch-ten Kaffee wählen. Der Automat gibt dann das entsprechende Getränk aus.</p>
<p>Im ersten Beispiel werden der Automat und die Kunden mit Threads modelliert und tauschen Daten über gemeinsame Speichervariablen aus. Im zweiten und dritten Beispiel werden der Automat und die Kunden mit Prozessen modelliert, dabei wird der Ablauf mit Hilfe von Sema-phoren gesteuert bzw. erzwungen.</p>
<p><strong>Hinweis:</strong> die Programme zu den folgenden Aufgaben können alle mit <strong>startApp.e</strong> gestartet werden. Dieses Programm startet und stoppt Threads und Prozesse, alloziert und dealloziert die Ressourcen (Mutexes, Semaphore).</p>
<hr class="docutils" />
<section id="aufgabe-mutual-exclusion">
<h3>4.1 Aufgabe: Mutual Exclusion<a class="headerlink" href="#aufgabe-mutual-exclusion" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<p>Greifen mehrere Threads (oder Prozesse) auf gemeinsame Daten zu, können sogenannte Race Conditions entstehen. Das Resultat ist in diesem Fall abhängig von der Reihenfolge, in der die Threads (Prozesse) ausgeführt werden.</p>
<p>Im vorliegenden Beispiel wirft der Kunde eine 1 Euro Münze ein und drückt anschliessend auf eine von zwei Kaffeewahltasten. Dabei wird die Anzahl Münzen (<em>coinCount</em>) und die gewählte Kaffeesorte (<em>selCount1</em>, <em>selCount2</em>) inkrementiert. Diese Variablen sind in der Datenstruktur <em>cData</em> abgelegt, auf die gemeinsam Kaffee-Automat und Kunden zugreifen können. Der Auto-mat überprüft, ob die Anzahl Münzen und die Anzahl der Kaffeewahlen gleich gross sind, falls nicht, wird eine Fehlermeldung ausgegeben und alle Zähler auf <em>Null</em> gesetzt.</p>
<section id="aufgaben">
<h4>Aufgaben<a class="headerlink" href="#aufgaben" title="Permalink to this headline"></a></h4>
<ol class="arabic simple">
<li><p>Übersetzen sie die Programme im Verzeichnis <em>mutex</em> mit <em>make</em> und starten sie den Kaffee-Automaten mit <strong>startApp.e</strong> mehrmals hintereinander.
Analysieren sie die Datenwerte in den Fehlermeldungen, beschreiben sie was die Gründe dafür sind bzw. sein können.</p></li>
<li><p>Schützen sie nun den Zugriff auf die gemeinsamen Daten mit einem Mutex so, dass alle Threads eine konsistente Sicht der Daten haben.
Wir haben für sie einen Mutex vorbereitet: die Datenstruktur <em>cData</em> enthält die Mutex-Variable <em>mutex</em>, die in <strong>startApp.c</strong> initialisiert wird. Die Funktionen für das Schliessen und das Öffnen des Mutex (Locks) aus der <em>pthread</em> Bibliothek sind:</p></li>
</ol>
<div class="highlight-c notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="n">pthread</span> <span class="n">mutex</span> <span class="n">lock</span><span class="p">(</span><span class="o">&amp;</span><span class="p">(</span><span class="n">cD</span><span class="o">-&gt;</span><span class="n">lock</span><span class="p">));</span>
</pre></div>
</div>
<ul class="simple">
<li><p>und</p></li>
</ul>
<div class="highlight-c notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="n">pthread</span> <span class="n">mutex</span> <span class="n">unlock</span><span class="p">(</span><span class="o">&amp;</span><span class="p">(</span><span class="n">cD</span><span class="o">-&gt;</span><span class="n">lock</span><span class="p">));</span>
</pre></div>
</div>
<p>Überprüfen sie, ob der Kaffee-Automat nun keine Fehlermeldungen mehr ausgibt. Erhö-hen sie dazu auch die Anzahl Kunden <em>CUSTOMERS</em> in <strong>commonDefs.h</strong>, z.B. auf 10.</p>
<ol class="arabic simple">
<li><p>Im Thread des Kaffee-Automaten wird an verschiedenen Orten mehrmals auf die gemeinsamen Daten in <em>cD</em> zugegriffen. Wenn sie die gemeinsamen Daten in lokale Variablen kopieren und dann nur noch auf diese lokalen Variablen zugreifen würden, könn-ten sie dann auf die Synchronisation mit dem Mutex verzichten?</p></li>
<li><p>Wie oft kann ein einzelner Kunde einen Kaffee beziehen, bis der nächste Kunde an die Reihe kommt? Hier reicht eine qualitative Aussage.</p></li>
</ol>
</section>
</section>
<section id="aufgabe-einfache-reihenfolge">
<h3>4.2 Aufgabe: Einfache Reihenfolge<a class="headerlink" href="#aufgabe-einfache-reihenfolge" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<p>Wie sie im ersten Beispiel festgestellt haben, verhindert ein Mutex zwar, dass Race Conditions auftreten, die Verarbeitungsreihenfolge der Threads lässt sich jedoch nicht beeinflussen und ist zufällig.
Im Folgenden soll eine erzwungene Verarbeitungsreihenfolge implementiert werden:</p>
<ul class="simple">
<li><p>Ein Kunde benutzt den Automat für einen Kaffeekauf exklusiv, d.h. alle Schritte des Kunden werden innerhalb eines Mutexes ausgeführt. Ist ein Kunde an der Reihe, wartet er bis der Automat bereit ist, wirft eine Münze ein, wartet auf den Kaffee und gibt anschlies-send den Automaten für den nächsten Kunden frei.</p></li>
<li><p>Der Automat meldet zuerst in einer Endlos-Schleife, dass er für die Geld-Eingabe bereit ist, wartet dann auf die Eingabe einer Münze, gibt den Kaffee aus und meldet anschliessend wieder, wenn er bereit ist, etc.</p></li>
</ul>
<p>Für die Lösung dieses Problems benötigen wir Semaphore, die, im Gegensatz zu Mutexes, auch in verschiedenen Prozessen gesetzt bzw. zurückgesetzt werden dürfen. Den Kaffee-Automat und die Kunden implementieren wir mit Prozessen. sie finden die entsprechenden Prozesse im Verzeichnis <strong>basicSequence</strong>.</p>
<section id="id1">
<h4>Aufgaben<a class="headerlink" href="#id1" title="Permalink to this headline"></a></h4>
<ol class="arabic simple">
<li><p>Beschreiben sie den Kaffee-Automaten mit Hilfe der 6 Schritte aus Abschnitt 3 auf Papier, dokumentieren sie dabei alle Schritte schriftlich.</p></li>
<li><p>Implementieren sie nun den Kaffee-Automaten. Ergänzen sie dazu den <em>coffeeTeller</em> und den <em>customer</em> Prozess so mit vier Semaphoren, dass die vorgegebenen Ablaufbedingungen eingehalten werden. Mit welchen Werten müssen die Semaphore initialisiert werden?
Wir haben für sie vier Semaphore vorbereitet: Achtung, sie sind aber noch auskommentiert (siehe commonDefs.h und startApp.c. Die benötigten Semaphor-Funktionen aus der POSIX Bibliothek sind:</p></li>
</ol>
<div class="highlight-c notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="n">sem_wait</span><span class="p">(</span><span class="o">&amp;</span><span class="n">semaphor</span><span class="p">);</span>
</pre></div>
</div>
<p>und</p>
<div class="highlight-c notranslate"><div class="highlight"><pre><span></span><span class="n">sem_post</span><span class="p">(</span><span class="o">&amp;</span><span class="n">semaphor</span><span class="p">);</span>
</pre></div>
</div>
<p>Analysieren sie die Ausgabe der Prozesse (mehrmals starten). Was fällt auf?</p>
<ol class="arabic simple">
<li><p>Gibt Ihr Programm den Output in der korrekten Reihenfolge aus? Falls nicht, wie könnte das gelöst werden?</p></li>
</ol>
</section>
</section>
<section id="aufgabe-erweiterte-reihenfolge">
<h3>4.3 Aufgabe: Erweiterte Reihenfolge<a class="headerlink" href="#aufgabe-erweiterte-reihenfolge" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<p>Die Preise steigen dauernd … auch der Kaffee wird immer teurer, er kostet nun 3 Euro. Da der Automat nur 1 Euro Stücke annehmen kann, muss der Kunde 3 Münzen einwerfen. Erweitern sie die Prozesse aus Aufgabe 4.2 so, dass eine vordefinierte Anzahl Münzen eingegeben werden muss (die Anzahl Münzen ist in <em>commonDefs.h</em> als <em>NUM_COINS</em> definiert). Verwenden sie keine zusätzlichen Semaphore, sondern nutzen sie, dass wir Counting Semaphore verwenden. Die vordefinierten Prozesse finden sie im Verzeichnis <em>advancedSequence</em>.</p>
<section id="aufgabe">
<h4>Aufgabe<a class="headerlink" href="#aufgabe" title="Permalink to this headline"></a></h4>
<ul class="simple">
<li><p>Passen sie den coffeeTeller und den customer Prozess so an, dass der Kunde mehrere Münzen einwerfen muss, bis der Automat einen Kaffee ausgeben kann.</p></li>
</ul>
<p><strong>Hinweis:</strong> POSIX Semaphore sind Counting Semaphore, können aber nicht auf vordefinierte Werte gesetzt werden (ausser bei der Initialisierung). Abhilfe schafft hier das mehrmalige Aufrufen von <em>sem_post()</em>, z.B. in einer for-Schleife.</p>
</section>
</section>
<section id="zusammenfassung">
<h3>4.4 Zusammenfassung<a class="headerlink" href="#zusammenfassung" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<p>Wir haben drei grundlegenden Typen von Synchronisationsproblemen kennen gelernt:</p>
<ul class="simple">
<li><p><strong>Mutex</strong> nur ein Prozess bzw. Thread kann gleichzeitig auf gemeinsame Daten zugreifen.</p>
<ul>
<li><p>Beispiel: entweder liest der Kaffee-Automat die Daten oder ein Kunde verändert sie.</p></li>
</ul>
</li>
<li><p><strong>Einfache Reihenfolge</strong> ein Prozess wartet auf die Freigabe durch einen anderen Prozess.</p>
<ul>
<li><p>Beispiel: der Kaffee-Automat wartet auf die Eingabe einer Münze.</p></li>
</ul>
</li>
<li><p><strong>Erweiterte Reihenfolge</strong> ein Prozess wartet auf mehrere Freigaben durch einen anderen Pro-zess.</p>
<ul>
<li><p>Beispiel: der Kaffee-Automat wartet auf die Eingabe von drei Münzen.</p></li>
</ul>
</li>
</ul>
</section>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="international-banking">
<h2>5. International Banking<a class="headerlink" href="#international-banking" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>Die International Bank of Transfer (IBT) besitzt in 128 Ländern Filialen und stellt für 2048 spezielle Handels-Kunden in jeder Filiale ein Konto zur Verfügung. Gelder dieser Kunden werden dauernd zwischen den Filialen hin und her transferiert, dazu beschäftigt die Bank sogenannte Pusher. Pusher heben Geldbeträge von Konten in einer Filiale ab und buchen sie auf den entsprechenden Konten in irgendeiner (auch in der eigenen) Filiale wieder ein. Die Beträge liegen zwischen 1000 und 100’000 Dollar und werden zufällig ausgewählt, die Wahl der beiden Filialen ist ebenfalls zufällig.</p>
<section id="implementation">
<h3>5.1 Implementation<a class="headerlink" href="#implementation" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<p>Im Folgenden arbeiten wir mit einer <em>pthread</em>-basierten Implementation der IBT, die Pusher werden dabei mit Threads implementiert. Die Filialen der Bank sind als Array von Strukturen implementiert, wobei pro Filiale ein Lock (<em>branchLock</em>) und ein Array von Konten (Accounts) definiert ist. Die Konten sind wiederum Strukturen mit dem Kontostand (<em>account</em>) und dem Lock (<em>acntLock</em>), siehe dazu auch den Source Code. Die Zugriffe auf die Gelder sind imple-mentiert (Funktionen <em>withdraw()</em>, <em>deposit()</em>, <em>transfer()</em>), aber nicht synchronisiert.
<strong>Hinweis:</strong> es ist von Vorteil hier mit mehreren CPUs zu arbeiten. Falls sie eine VM verwenden, setzen sie die Anzahl CPUs auf das Maximum.</p>
</section>
<section id="aufgabe-konto-synchronisation">
<h3>5.2 Aufgabe: Konto Synchronisation<a class="headerlink" href="#aufgabe-konto-synchronisation" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<ol class="arabic simple">
<li><p>Wechseln sie ins Verzeichnis <strong>banking/a1</strong>, übersetzen sie das Programm und starten sie es mit dem Skript <code class="docutils literal notranslate"><span class="pre">./startApp</span></code>. Analysieren und erklären sie die Resultate. Notie-ren sie sich zudem die Laufzeiten für 1, 2 und 4 Threads.</p></li>
<li><p>Synchronisieren sie die Kontenzugriffe so, dass möglichst viele Zugriffe gleichzeitig ausgeführt werden können und die Zugriffe atomar sind. Sie dürfen nur eines der beiden Locks <em>branchLock</em> bzw. <em>acntLock</em> verwenden: welches wählen sie und wieso? Be-gründen sie ihre Antwort und testen sie ihre Lösung.</p></li>
</ol>
</section>
<section id="aufgabe-filialen-zugriff-in-critical-section">
<h3>5.3 Aufgabe: Filialen Zugriff in Critical Section<a class="headerlink" href="#aufgabe-filialen-zugriff-in-critical-section" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<p>Ihr Chef meint, dass es wohl aus Sicherheitsgründen besser wäre, sowohl die Filialen und die jeweiligen Kontenzugriffen zu ”locken”.</p>
<ol class="arabic simple">
<li><p>Wechseln sie ins Verzeichnis banking/a2 und kopieren sie banking.c aus Aufgabe 5.2. Implementieren sie diese zusätzlichen Anforderungen. Analysieren sie die Resultate. Was stellen sie fest im Vergleich mit den Resultaten aus der Aufgabe 5.2? Was raten sie ihrem Chef?</p></li>
<li><p>Ein Kollege meint, es wäre effizienter beim Abheben des Betrags zuerst das Konto zu locken und dann die Filiale, hingegen beim Einbuchen zuerst die die Filiale und dann das Konto. Was für eine Antwort geben sie ihrem Kollegen?<strong>Hinweis:</strong> falls sie nicht sicher sind: probieren sie es aus.</p></li>
</ol>
</section>
<section id="aufgabe-refactoring-der-synchronisation">
<h3>5.4 Aufgabe: Refactoring der Synchronisation<a class="headerlink" href="#aufgabe-refactoring-der-synchronisation" title="Permalink to this headline"></a></h3>
<p>Das International Banking Committe (IBC) erlässt neue Richtlinien, die unter anderem fordern, dass die Gesamtbilanz einer Bank über sämtliche Filialen zu jeder Zeit konsistent sein muss.</p>
<ol class="arabic simple">
<li><p>Erklären sie wieso die Implementationen aus Aufgabe 5.2 und 5.3 diese Anforderungen nicht erfüllen.</p></li>
<li><p>Ihr Entwicklungsteam kommt zum Schluss, dass den Pushern neu nur noch eine Funktion <em>transfer()</em> für die Überweisung von Beträgen zwischen den Filialen und Konten zur Verfügung gestellt werden darf.
Welche Locks bzw. welches Lock muss verwendet werden, damit die Forderung des IBC erfüllt werden kann? Wechseln sie ins Verzeichnis <em>banking/a3</em> und ergänzen sie die Funktion <em>transfer()</em> in banking.c um die entsprechenden Lock-Funktionen.
Wichtiger
<strong>Hinweis:</strong> es darf kein neues Lock eingeführt werden und die Gesamtbilanz über sämtliche Filialen muss jederzeit konsistent sein.</p></li>
<li><p>Testen und analysieren sie das Programm und vergleichen sie die Resultate (Funktionalität, Laufzeit) mit den Lösungen aus Aufgabe 5.2 und 5.3. Notieren sie sich, was ihnen bei dieser Aufgabe wichtig erscheint.</p></li>
<li></li>
</ol>
</section>
</section>
<hr class="docutils" />
<section id="bewertung">
<h2>6. Bewertung<a class="headerlink" href="#bewertung" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>Die gegebenenfalls gestellten Theorieaufgaben und der funktionierende Programmcode müssen der Praktikumsbetreuung gezeigt werden. Die Lösungen müssen mündlich erklärt werden.</p>
<table class="colwidths-auto docutils align-default">
<thead>
<tr class="row-odd"><th class="text-left head"><p>Aufgabe</p></th>
<th class="text-left head"><p>Kriterium</p></th>
<th class="text-left head"><p>Gewicht</p></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr class="row-even"><td class="text-left"><p></p></td>
<td class="text-left"><p>Sie können die gestellten Fragen erklären.</p></td>
<td class="text-left"><p></p></td>
</tr>
<tr class="row-odd"><td class="text-left"><p>4</p></td>
<td class="text-left"><p>4.1 Aufgabe: Mutual Exclusion<br>4.2 Aufgabe: Einfache Reihenfolge<br>4.3 Aufgabe: Erweiterte Reihenfolge</p></td>
<td class="text-left"><p>4</p></td>
</tr>
<tr class="row-even"><td class="text-left"><p>5</p></td>
<td class="text-left"><p>5.2 Aufgabe: Konto Synchronisation<br>5.3 Aufgabe: Filialen Zugriff in Critical Section<br>5.4 Aufgabe: Refactoring der Synchronisation</p></td>
<td class="text-left"><p>4</p></td>
</tr>
</tbody>
</table>
<hr class="docutils" />
<hr class="docutils" />
<p>Version: 18.08.2021</p>
</section>
</section>
</div>
</div>
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</p>
<h3>Navigation</h3>
<ul class="current">
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P01_Erste_Schritte_mit_C/README.html">01 - Erste Schritte mit C</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P02_Funktionen_Datentyp_enum/README.html">02: Funktionen, Datentyp “enum”</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P03_Bit_Operation_struct_typedef/README.html">03 - Bit Operationen, Struct, Typedef</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P04_Modularisieren_von_C_Code/new_P04/P04_Modularisieren_von_C_Code.html">04 - Modularisieren von C Code</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P05_TicTacToe/README.html">05 - Arrays/Strings/TicTacToe</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P06_Personen_Verwaltung_Linked_List/README.html">06 - Personen Verwaltung – Linked List</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P07_Prozesse_und_Threads/README.html">07 - Prozesse und Threads</a></li>
<li class="toctree-l1 current"><a class="current reference internal" href="#">08 - Synchronisationsprobleme</a><ul>
<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#ubersicht">1. Übersicht</a><ul>
<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#nachweis">1.1 Nachweis</a></li>
</ul>
</li>
<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#lernziele">2. Lernziele</a></li>
<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#einfuhrung">3. Einführung</a><ul>
<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#wie-lost-man-synchronisationsprobleme">3.1 Wie löst man Synchronisationsprobleme?</a></li>
</ul>
</li>
<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#der-kaffee-automat">4. Der Kaffee-Automat</a><ul>
<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#aufgabe-mutual-exclusion">4.1 Aufgabe: Mutual Exclusion</a><ul>
<li class="toctree-l4"><a class="reference internal" href="#aufgaben">Aufgaben</a></li>
</ul>
</li>
<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#aufgabe-einfache-reihenfolge">4.2 Aufgabe: Einfache Reihenfolge</a><ul>
<li class="toctree-l4"><a class="reference internal" href="#id1">Aufgaben</a></li>
</ul>
</li>
<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#aufgabe-erweiterte-reihenfolge">4.3 Aufgabe: Erweiterte Reihenfolge</a><ul>
<li class="toctree-l4"><a class="reference internal" href="#aufgabe">Aufgabe</a></li>
</ul>
</li>
<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#zusammenfassung">4.4 Zusammenfassung</a></li>
</ul>
</li>
<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#international-banking">5. International Banking</a><ul>
<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#implementation">5.1 Implementation</a></li>
<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#aufgabe-konto-synchronisation">5.2 Aufgabe: Konto Synchronisation</a></li>
<li class="toctree-l3"><a class="reference internal" href="#aufgabe-filialen-zugriff-in-critical-section">5.3 Aufgabe: Filialen Zugriff in Critical Section</a></li>
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</ul>
</li>
<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#bewertung">6. Bewertung</a></li>
</ul>
</li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P09_File_Operations/README.html">09 - File Operations</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P10_IPC/README.html">10 - IPC</a></li>
</ul>
<div class="relations">
<h3>Related Topics</h3>
<ul>
<li><a href="../index.html">Documentation overview</a><ul>
<li>Previous: <a href="../P07_Prozesse_und_Threads/README.html" title="previous chapter">07 - Prozesse und Threads</a></li>
<li>Next: <a href="../P09_File_Operations/README.html" title="next chapter">09 - File Operations</a></li>
</ul></li>
</ul>
</div>
<div id="searchbox" style="display: none" role="search">
<h3 id="searchlabel">Quick search</h3>
<div class="searchformwrapper">
<form class="search" action="../search.html" method="get">
<input type="text" name="q" aria-labelledby="searchlabel" autocomplete="off" autocorrect="off" autocapitalize="off" spellcheck="false"/>
<input type="submit" value="Go" />
</form>
</div>
</div>
<script>$('#searchbox').show(0);</script>
</div>
</div>
<div class="clearer"></div>
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<div class="footer">
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&amp; <a href="https://github.com/bitprophet/alabaster">Alabaster 0.7.12</a>
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<a href="../_sources/P08_Sync/README.md.txt"
rel="nofollow">Page source</a>
</div>
</body>
</html>

168
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@ -0,0 +1,168 @@
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<title>09 - File Operations &#8212; SNP Labs documentation</title>
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<h1>09 - File Operations<a class="headerlink" href="#file-operations" title="Permalink to this headline"></a></h1>
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<h2>1. Übersicht<a class="headerlink" href="#ubersicht" title="Permalink to this headline"></a></h2>
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<h2>3. Aufgabe 1:<a class="headerlink" href="#aufgabe-1" title="Permalink to this headline"></a></h2>
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<h2>4. Bewertung<a class="headerlink" href="#bewertung" title="Permalink to this headline"></a></h2>
<p>Die gegebenenfalls gestellten Theorieaufgaben und der funktionierende Programmcode müssen der Praktikumsbetreuung gezeigt werden. Die Lösungen müssen mündlich erklärt werden.</p>
<table class="colwidths-auto docutils align-default">
<thead>
<tr class="row-odd"><th class="text-left head"><p>Aufgabe</p></th>
<th class="text-left head"><p>Kriterium</p></th>
<th class="text-left head"><p>Punkte</p></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr class="row-even"><td class="text-left"><p></p></td>
<td class="text-left"><p>Sie können das funktionierende Programm inklusive funktionierende Tests demonstrieren und erklären.</p></td>
<td class="text-left"><p></p></td>
</tr>
<tr class="row-odd"><td class="text-left"><p>1</p></td>
<td class="text-left"><p>-</p></td>
<td class="text-left"><p>-</p></td>
</tr>
</tbody>
</table>
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<p>Version: 16.02.2022</p>
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</p>
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<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P02_Funktionen_Datentyp_enum/README.html">02: Funktionen, Datentyp “enum”</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P03_Bit_Operation_struct_typedef/README.html">03 - Bit Operationen, Struct, Typedef</a></li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P04_Modularisieren_von_C_Code/new_P04/P04_Modularisieren_von_C_Code.html">04 - Modularisieren von C Code</a></li>
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</li>
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P10_IPC/README.html">10 - IPC</a></li>
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<div class="relations">
<h3>Related Topics</h3>
<ul>
<li><a href="../index.html">Documentation overview</a><ul>
<li>Previous: <a href="../P08_Sync/README.html" title="previous chapter">08 - Synchronisationsprobleme</a></li>
<li>Next: <a href="../P10_IPC/README.html" title="next chapter">10 - IPC</a></li>
</ul></li>
</ul>
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<h3 id="searchlabel">Quick search</h3>
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165
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<title>10 - IPC &#8212; SNP Labs documentation</title>
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<h1>10 - IPC<a class="headerlink" href="#ipc" title="Permalink to this headline"></a></h1>
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<h2>1. Übersicht<a class="headerlink" href="#ubersicht" title="Permalink to this headline"></a></h2>
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<h2>2. Lernziele<a class="headerlink" href="#lernziele" title="Permalink to this headline"></a></h2>
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<p>Die gegebenenfalls gestellten Theorieaufgaben und der funktionierende Programmcode müssen der Praktikumsbetreuung gezeigt werden. Die Lösungen müssen mündlich erklärt werden.</p>
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<thead>
<tr class="row-odd"><th class="text-left head"><p>Aufgabe</p></th>
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<td class="text-left"><p></p></td>
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<td class="text-left"><p>-</p></td>
</tr>
</tbody>
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<p>Version: 16.02.2022</p>
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<h1 class="logo logo-name">SNP Labs</h1>
</a>
</p>
<h3>Navigation</h3>
<ul class="current">
<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P01_Erste_Schritte_mit_C/README.html">01 - Erste Schritte mit C</a></li>
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<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P04_Modularisieren_von_C_Code/new_P04/P04_Modularisieren_von_C_Code.html">04 - Modularisieren von C Code</a></li>
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<li class="toctree-l1"><a class="reference internal" href="../P09_File_Operations/README.html">09 - File Operations</a></li>
<li class="toctree-l1 current"><a class="current reference internal" href="#">10 - IPC</a><ul>
<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#ubersicht">1. Übersicht</a></li>
<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#lernziele">2. Lernziele</a></li>
<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#aufgabe-1">3. Aufgabe 1:</a></li>
<li class="toctree-l2"><a class="reference internal" href="#bewertung">4. Bewertung</a></li>
</ul>
</li>
</ul>
<div class="relations">
<h3>Related Topics</h3>
<ul>
<li><a href="../index.html">Documentation overview</a><ul>
<li>Previous: <a href="../P09_File_Operations/README.html" title="previous chapter">09 - File Operations</a></li>
</ul></li>
</ul>
</div>
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<div class="searchformwrapper">
<form class="search" action="../search.html" method="get">
<input type="text" name="q" aria-labelledby="searchlabel" autocomplete="off" autocorrect="off" autocapitalize="off" spellcheck="false"/>
<input type="submit" value="Go" />
</form>
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84
build/html/_sources/P01_Erste_Schritte_mit_C/README.md.txt Normal file
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@ -0,0 +1,84 @@
# 01 - Erste Schritte mit C
___
## 1. Übersicht
In diesem Praktikum erstellen Sie mehrere kleine C-Programme, in denen Sie Input- und Output-Funktionen der C Standard Library verwenden.
Arbeiten Sie in Zweiergruppen und diskutieren Sie ihre Lösungsansätze miteinander, bevor Sie diese umsetzen.
Bevor Sie mit den Programmieraufgaben beginnen, setzen Sie eine virtuelle Maschine mit der vorbereiteten Praktikumsumgebung auf.
___
## 2. Lernziele
In diesem Praktikum schreiben Sie selbst von Grund auf einige einfache C-Programme und wenden verschiedene Kontrollstrukturen an.
- Sie können mit *#include* Funktionen der C Standard Library einbinden
- Sie können mit *#define* Macros definieren und diese anwenden
- Sie wenden die *Input-* und *Output-Funktionen* von C an, um Tastatur-Input einzulesen und formatierte Ausgaben zu machen.
- Sie verwenden die Kommandozeile, um ihren Sourcecode in ein ausführbares Programm umzuwandeln.
- Sie wenden for-und while-Loops sowie if-then-else-Verzweigungen an.
- Sie setzen eine Programmieraufgabe selbständig in ein funktionierendes Programm um.
___
## 3. Aufgabe 1: virtuelle Maschine
Im Moodle-Kurs "Systemnahe Programmierung" finden Sie unter "Praktika" eine Installationsanleitung für die virtuelle Maschine, die wir Ihnen zur Verfügung stellen. Die virtuelle Maschine enthält ein Ubuntu Linux-Betriebssystem und die für das Praktikum benötigten Frameworks.
Folgen sie der Anleitung, um die virtuelle Maschine auf ihrem Rechner zu installieren.
___
## 4. Aufgabe 2: Hello World
Schreiben Sie ein C-Programm, das "Hello World" auf die Standardausgabe schreibt. Verwenden Sie die printf-Funktion aus der Standard Library. In den Vorlesungsfolien finden Sie bei Bedarf eine Vorlage.
Erstellen sie das Source-File mit einem beliebigen Editor, sie benötigen nicht unbedingt eine IDE. Speichern Sie das Source-File mit der Endung `.c`.
Um ihr Source-File zu kompilieren, verwenden Sie den GNU Compiler auf der Kommandozeile:
``` sh
$> gcc hello.c
```
Der Compiler übersetzt ihr Programm in eine ausführbare Datei `a.out`, die Sie mit
``` sh
$> ./a.out
```
ausführen können. Sie können den Namen der ausführbaren Datei wählen, indem Sie die Option `-o` verwenden:
``` sh
$> gcc hello.c -o hello
```
erzeugt die ausführbare Datei `hello`.
Verwenden Sie die Option `-Wall`, um alle Warnungen des Compilers auszugeben. Dies weist Sie auf allfällige Programmierfehler hin.
___
## 5. Aufgabe 3: Tabellenausgabe
Schreiben Sie ein Programm in C, das von `stdin` einen Umrechnungsfaktor zwischen CHF und Bitcoin einliest und danach eine Tabelle von Franken- und Bitcoin-Beträgen ausgibt. Die Tabelle soll sauber formatiert sein, z.B. so:
```
Enter conversion rate (1.00 BTC -> CHF): 43158.47
200 CHF <--> 0.00463 BTC
400 CHF <--> 0.00927 BTC
600 CHF <--> 0.01390 BTC
800 CHF <--> 0.01854 BTC
1000 CHF <--> 0.02317 BTC
1200 CHF <--> 0.02780 BTC
1400 CHF <--> 0.03244 BTC
1600 CHF <--> 0.03707 BTC
```
- Verwenden Sie eine Schleife und die `printf`-Funktion für die Tabellenausgabe
- Definieren Sie ein Makro `NUM_ROWS`, um an zentraler Stelle im Source-Code zu definieren, wie viele Einträge die Tabelle in der Ausgabe haben soll.
- Lesen Sie den Umrechnungsfaktor mit der `scanf`-Funktion als `double` von der Kommandozeile ein.
___
## 6. Aufgabe 4: Zeichen und Wörter zählen
Schreiben Sie ein C-Programm, welches die Zeichen und Wörter einer mit der Tastatur eingegebenen Zeile zählt. Wortzwischenräume sind entweder Leerzeichen (' ') oder Tabulatoren ('\t'). Die Eingabe der Zeile mit einem newline-character ('\n') abgeschlossen. Danach soll ihr Programm die Anzahl Zeichen und die Anzahl Wörter ausgeben und terminieren.
- Verwenden Sie die `char getchar(void)` Funktion aus der `stdio.h` Library, um die Zeichen einzeln einzulesen. Die Funktion `getchar` kehrt nicht gleich bei Eingabe des ersten Zeichens zurück, sondern puffert die Daten, bis die Eingabe einer kompletten Zeile mit Return abgeschlossen wird. Dann wird das erste Zeichen aus dem Puffer zurückgegeben und mit weiteren Aufrufen von getchar können die nachfolgenden Zeichen aus dem Puffer gelesen werden. Gibt `getchar` das Zeichen `\n` zurück, ist die Zeile komplett zurückgegeben und der Puffer ist wieder leer.
- Setzen Sie eine Schleife ein, die beim Zeichen '\n' terminiert.
- Benutzen Sie if-then-else-Strukturen um die Wörter zu zählen.
___
## 7. Bewertung
Die gegebenenfalls gestellten Theorieaufgaben und der funktionierende Programmcode müssen der Praktikumsbetreuung gezeigt werden. Die Lösungen müssen mündlich erklärt werden.

228
build/html/_sources/P02_Funktionen_Datentyp_enum/README.md.txt Normal file
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@ -0,0 +1,228 @@
# 02: Funktionen, Datentyp "enum"
___
![](./random_number.png)
(Copyright Bild: xkcd.com)
___
## 1. Übersicht
In diesem Praktikum sind zwei Themen im Fokus: Funktionen und der Datentyp enum.
Funktionen sind der wesentlichste Bestandteil der C Programmierung welcher eine strukturierte Programmierung ermöglicht:
* Eine Funktion ein Teil eines C Codes, der eine spezielle Aufgabe ausführt. Sie kann aus dem Hauptprogramm, oder aus anderen Funktionen, aufgerufen werden.
* Jede Funktion besitzt einen eindeutigen Namen, eine eindeutige Signatur (Typen und Reihenfolge der Parameter) und einen Rückgabewert (int falls nichts angegeben wird).
* Eine Funktion kann Werte aus dem aufrufendem Kontext übernehmen und bei Bedarf einen Wert an den aufrufenden Kontext zurückliefern.
Beispiel einer Additions-Funktion:
```
#include <stdio.h>
/* Funktionsdeklaration */
int add(int a, int b);
int main(void) {
int aa = 1, bb = 2, cc;
printf("%aa + %bb = %cc", aa, bb, add(aa, bb););
return 0;
}
/* Funktionsdefinition */
int add(int a, int b) {
return a + b;
}
```
Der Daten typt enum wird verwendet um die Lesbarkeit von Programmen zu erhöhen:
Beispiel eines enum:
```
enum Ampeln = {rot =1, gelb, gruen};
int main(void) {
Ampeln ampel1;
if (ampel1 == rot) {...}
return 0;
}
```
___
## 2. Lernziele
In diesem Praktikum lernen Sie Funktionen zu definieren und aufzurufen, sowie enum anzuwenden.
* Sie können ein Programm schreiben welches aus mehreren Funktionen besteht.
* Sie können Funktionen deklarieren, definieren und aufrufen.
* Sie können enum Typen definieren und deren Werte bestimmen und abfragen.
___
## 3. Aufgaben
```{eval-rst}
.. figure:: kalender-108_v-ARDFotogalerie.jpg
:width: 600px
:name: kalender-108_v-ARDFotogalerie
:align: center
```
(Copyright Bild: www.planet-wissen.de)
### 3.1 Aufgabe 1 Tage pro Monat
In der ersten Aufgabe berechnen Sie die Tag pro Monat einer beliebigen Kombination Monat / Jahr.
Erweitern Sie dazu das Programm um folgende Aspekte:
* Bereichsprüfung von Jahr und Monat
* Funktion istSchaltjahr, welche berechnet, ob das Jahr eine Schaljahr ist
* Funktion tageProMonat, welche die Anzahl Tage des gegebenen Monats und Jahres berechnet.
Vorgaben:
* Die Funktion istSchaltjahr nimmt ein Integer (jahr) entgegen und gibt 1 im Falle eiens Schltjahres und 0 im andreren Fall zurück
* Die Funktion tageProMonat nimmt zwei integer (monat und jahr) entgegeben und gibt die Anzahl Tage als Integer zurück
* Die Jahreszahl, welche den Funktionen übergeben wird, muss überprüft werden und grösser gleich 1599 und kleiner als 10000 sein
* Der übergebene Monat muss grösser als 0 und kleine als 13 sein.
Die Regeln für die Schaltjahrberechnung:
* Schaltjahre sind alle Jahre, die durch 4 teilbar sind.
* Eine Ausnahme bilden die Jahrhunderte (1600, 1700…). Diese sind keine Schltjahre.
* zu den 100er gibt es ebenfalls Ausnahmen: Diese sind immer Schaltjahre, wenn sie durch 400 teilbar sind
... also zum Beispiel 1600 ist eines, nicht jedoch 1700. Weiterführende Details finden Sie unter https://de.wikipedia.org/wiki/Gregorianischer_Kalender
Gegeben ist die main Funktion des Programms. Ergänzen Sie die enum Definition und die fehlenden Funktionen:
* gibIntWert: Die Funktion soll einen Int Wert zurückgeben. Der Bereich, wie auch Fehleingaben sollen sollen berücksichtigt werden. (atoi unfd fgets sind hier hilfreich)
* istSchaltjahr: Die Funktion gibt 1 im Falle eines Schltjahr und o im anderen Falle zurück.
* tageProMonat: Die Funktion gibt den die Tage des Monats für das definierte Jahr zurück. Verwenden Sie die Switchanweisung , sowie den enum Datentypen
```
int main (int argc, char *argv[]) {
int monat, jahr;
// Monat einlesen und Bereich ueberpruefen
monat = gibIntWert("Monat", 1, 12);
jahr = gibIntWert("Jahr", 1600, 9999);
// Ausgabe zum Test
printf("Monat: %d, Jahr: %d \n", monat, jahr);
// Ausgabe zum Test (hier mit dem ternaeren Operator "?:")
printf("%d ist %s Schaltjahr\n", jahr, istSchaltjahr(jahr) ? "ein" : "kein");
// Ausgabe
printf("Der Monat %02d-%d hat %d Tage.\n", monat, jahr, tageProMonat(jahr, monat));
return 0;
}
```
Tipp: Angenommen Sie verwenden den enum month_t { JAN=1, FEB, MAR, APR, MAI, JUN, JUL, AUG, SEP, OKT, NOV, DEZ };
Dann können Sie im Programm direkt die Konstanten verwenden:
```
if (m == 2) ... // schlecht lesbar
if (monat == 2) ... // besserer Variablenname
if (monat == FEB) ... // am besten lesbar
```
Als Abnahme müssen die Tests unverändert ohne Fehler ausgeführt werden (`make test`)
___
### 3.2 Aufgabe 2 Bestimmen des Wochentags
Erweitern Sie das vorgegebene zweite Programm Gerüst an den bezeichneten Stellen so, dass das Programm von der Kommando Zeile ein Argument entgegennimmt, es auf Gültigkeit überprüft und schliesslich den Wochentag für das gegebene Datum berechnet und ausgibt.
Prüfen Sie die Umsetzung beider Teilaufgaben mittels make test.
#### 3.2.1 Teilaufgabe Argumente Parsen und auf Korrektheit prüfen
Das Argument stellt ein gültiges Datum unseres Gregorianischen Kalenders dar (d.h. ein Datum ab Donnerstag, den 15. Oktober 1582, mit der Gregorianischen Schaltjahr Regel).
Wenn kein Argument gegeben ist oder wenn das eingegebene Datum nicht gültig ist, soll das Programm einem Hilfetext auf stderr ausgeben und mit EXIT_FAILURE Exit Code terminieren. Wenn ein gültiges Datum erkannt wurde terminiert das Programm mit Exit Code EXIT_SUCCESS.
##### 3.2.1.1 Argument Format
Das Format des Kommando Zeilen Arguments soll yyyy-mm-dd sein, wobei yyyy für das vier-stellige Jahr, mm für einen 1-2-stelligen Monat (1…12) und dd für einen Tag des Monats, begin-nend mit 01. Z.B. 2020-02-29.
##### 3.2.1.2 Korrektes Datum
Das Datum muss alle folgenden Bedingungen erfüllen damit es als korrekt erkannt wird:
* Obergrenze für ein «sinnvolles» Datum ist das Jahr 9999
* es muss Gregorianisch sein, d.h. ab 15. Oktober 1582 (inklusive)
* es darf nur Monate von 1 für Januar bis 12 für Dezember beinhalten
* der Tag muss grösser oder gleich 1 sein
* der Tag darf nicht grösser als 31 sein für Monate mit einer Länge von 31 Tagen
* der Tag darf nicht grösser als 30 sein für Monate mit einer Länge von 30 Tagen
* der Tag darf für den Februar nicht grösser sein als 29 für ein Schaltjahr
* der Tag darf für den Februar nicht grösser sein als 28 für ein Nicht-Schaltjahr
##### 3.2.1.3 Vorgaben an die Umsetzung
1. Definieren Sie einen enum Typen mit (typedef) Namen month_t dessen Werte die Englischen 3-Zeichen Abkürzungen der Monate sind, nämlich Jan, Feb, … Dec und stellen Sie sicher dass die Abkürzungen für die uns geläufigen Monatsnummer stehen.
2. Definierend Sie einen struct Typen mit (typedef) Namen date_t und den int Elementen year, month, day. Lesen Sie das Argument (falls vorhanden) via sscanf und dem Formatstring "%d-%d-%d" in die drei Elemente einer Date Variable. Siehe dazu die Hinweise im Anhang.
3. Für die Berechnung der Monatslänge implementieren Sie die Hilfsfunktion is_leap_year(date_t date) (nach obigen Vorgaben). Der Return Wert 0 bedeutet «Kein Schaltjahr», 1 bedeutet «Schaltjahr».
4. Implementieren Sie die Funktion `int get_month_length(date_t date)`. Diese soll für den Monat des Datums die Monatslänge (was dem letzten Tag des Monats ent-spricht) ausgeben – geben Sie 0 für ungültige Monatswerte zurück.
5. Schliesslich implementieren Sie die Funktion int is_gregorian_date(date_t date) welche prüft, ob ein gegebenes Datum im Bereich 15. Oktober 1582 und dem Jahr 9999 ist (0 = nein, 1 = ja).
6. Implementieren Sie eine Funktion int is_valid_date(date_t date), welche obige Bedingungen für ein gültiges Datum umsetzt. Der Return Wert 0 bedeutet «Kein gültiges Datum», 1 bedeutet «Gültiges Datum». Benutzen Sie für die Prüfung des Datums die `month_t` Werte wo immer möglich und sinnvoll. Verwenden Sie die oben implemen-tierten Hilfsfunktionen.
##### 3.2.1.4 Hinweise
Beachten Sie die Kommentare im Code für die geforderten Implementierungs-Details.
#### 3.2.2 Teilaufgabe Wochentag Berechnung
Schreiben Sie eine Funktion welche zu einem Datum den Wochentag berechnet.
Die Formel wird Georg Glaeser zugeschrieben, möglicherweise angelehnt an eine Formel von Carl Friedrich Gauss.
```{eval-rst}
.. figure:: Wochentagsberechnung.jpg
:width: 600px
:name: Wochentagsberechnung
:align: center
```
(Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Wochentagsberechnung)
Hier ist eine für C abgewandelte Variante davon.
```
weekday = ((day + (13 * m - 1) / 5 + y + y / 4 + c / 4 - 2 * c) % 7 + 7) % 7
alle Zahlen sind int Werte und alles basiert auf int-Arithmetik
m = 1 + (month + 9) % 12
a = year - 1 (für month < Mar), ansonsten year
y = a % 100
c = a / 100
```
Erweitern sie das Programm so, dass vor dem erfolgreichen Terminieren des Programms fol-gende Zeile (inklusive Zeilenumbruch) ausgegeben wird: yyyy-mm-dd is a Ddd, wobei yyyy für das Jahr, mm für die Nummer des Monats (01…12) und dd für den Tag im Monat (01…). Z.B. 2020-02-29 is a Sat.
Vorgaben an die Umsetzung
1. Definieren Sie einen enum Typen mit (typedef) Namen weekday_t dessen Werte die Englischen 3-Zeichen Abkürzungen der Tage sind, nämlich Sun, Mon, … Sat und stel-len Sie sicher dass die Abkürzungen für die Werte 0…6 stehen.
2. Schreiben Sie eine Funktion weekday_t calculate_weekday(date_t date) nach der Beschreibung der obigen Formel. Das date Argument ist als gültig angenom-men, d.h. es ist ein Programmier-Fehler, wenn das Programm diese Funktion mit einem ungültigen Datum aufruft. Machen Sie dafür als erste Codezeile in der Funktion eine Zu-sicherung (assert(is_valid_date(date));)
3. Schreiben Sie eine Funktion void print_weekday(weekday_t day), welche für jeden gülteigen Tag eine Zeile auf stdout schreibt mit den Englischen 3-Zeichen Ab-kürzungen für den Wochentag, z.B. Sonntag: Sun, Montag: Mon, etc. Wenn ein ungülti-ger Wert für day erkannt wird, soll assert(!"day is out-of-range"); aufgeru-fen werden.
Hinweise
• Für interessierte, siehe: https://de.wikipedia.org/wiki/Wochentagsberechnung
___
## 4. Bewertung
Die gegebenenfalls gestellten Theorieaufgaben und der funktionierende Programmcode müssen der Praktikumsbetreuung gezeigt werden. Die Lösungen müssen mündlich erklärt werden können.
| Aufgabe | Kriterium | Gewicht |
| :-- | :-- | :-- |
| alle | Sie können das funktionierende Programm inklusive funktionierende Tests demonstrieren und erklären. | |
| gibIntWert | Eingabe, Bereichsüberprüfung korrekt | 1 |
| istSchaltjahr | Funktion korrekt | 1 |
| TageProMonat | Funktion korrekt | 1 |
| Aufgabe 2 | Fehlenden Teile ergänzt und lauffähig | 1 |
___
## 5. Anhang
### 5.1 Sprach Element
```int main(int argc, char *argv[]) {
...
} argc: Anzahl Einträge in argv.
argv: Array von Command Line Argumenten.
argv[0]: wie das Programm gestartet wurde
argv[1]: erstes Argument
…
argv[argc-1]: letztes Argument
int a = 0;
int b = 0;
int c = 0;
int res = sscanf(argv[1]
, "%d-%d-%d"
, &a, &b, &c
);
if (res != 3) {
// Fehler Behandlung...
// ...
}
```
### 5.2 Beschreibung
Siehe man 3 sscanf.
Die Funktion sscanf gibt die Anzahl erfolgreich erkannte Argumente zurück. Unbedingt prüfen und angemessen darauf reagieren.
Die gelesenen Werte werden in a, b und c, gespeichert, dazu müssen Sie die Adresse der Variablen übergeben. Mehr Details dazu werden später erklärt.
fprintf(stderr, "Usage: %s…\n", argv[0]); Siehe man 3 fprintf.
Schreibt formatierten Text auf den stderr Stream.
___
Version: 15.02.2022

125
build/html/_sources/P02_Funktionen_Datentyp_enum/README_solution.md.txt Normal file
View File

@ -0,0 +1,125 @@
# Lösungsskizzen
## Aufgabe 1
```
/**
* Tage Pro Monat
*
* Das Programm liest einen Monat (1-12) und ein Jahr (1600-2400) ein und
* gibt die Anzahl der Tage dieses Monats aus.
*
* @author Gerrit Burkert, Adaptation bazz
* @version 15-FEB-2013, 16-OCT-2017, 17-OCT-2019, 16-FEB-2022
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define ERROR_IN_MONTH 1
#define ERROR_IN_YEAR 2
///// Student Code
// Konstante Werte fuer die Monate
// ===============================
enum { JAN=1, FEB, MAR, APR, MAI, JUN, JUL, AUG, SEP, OKT, NOV, DEZ };
// Eingabe pruefen (0 ist vom atoi als Fehelcode verwendet und darf nicht verwendet werden)
// ===============
int gibIntWert(char *name, int von, int bis) {
int wert;
char wertS[20]; //
do {
printf("%s: ", name);
fgets(wertS, 20, stdin);
wert = atoi(wertS);
if (wert < von || wert > bis) {
printf("Der Wert muss zwischen %d und %d sein.\n", von, bis);
} else {
break;
}
} while(1);
return wert;
}
// Schaltjahr bestimmen
// ====================
int istSchaltjahr(int jahr){
if ( (jahr % 400 == 0) || ( (jahr %100 != 0) && (jahr % 4 ==0) ) )
return 1;
else
return 0;
}
// Berechnung Anzahl Tage pro Monat
// ================================
int tageProMonat(int jahr, int monat) {
int anzTage;
// Tage pro Monat bestimmen
switch (monat) {
// Monate mit 31 Tagen
case JAN: case MAR: case MAI: case JUL: case AUG: case OKT: case DEZ:
anzTage = 31;
break;
// Monate mit 30 Tagen
case APR: case JUN: case SEP: case NOV:
anzTage = 30;
break;
// Februar: 28 oder 29 Tage
case FEB:
if (istSchaltjahr(jahr)) {
anzTage = 29;
} else {
anzTage = 28;
}
break;
}
return anzTage;
}
///// END Student Code
int main (int argc, char *argv[]) {
int monat, jahr;
// Monat einlesen und Bereich ueberpruefen
monat = gibIntWert("Monat", 1, 12);
jahr = gibIntWert("Jahr", 1600, 9999);
// Ausgabe zum Test
printf("Monat: %d, Jahr: %d \n", monat, jahr);
// Ausgabe zum Test (hier mit dem ternaeren Operator "?:")
printf("%d ist %s Schaltjahr\n", jahr, istSchaltjahr(jahr) ? "ein" : "kein");
// Ausgabe
printf("Der Monat %02d-%d hat %d Tage.\n", monat, jahr, tageProMonat(jahr, monat));
return 0;
}
```
## Aufgabe 2
Alter bestehender Boilerplate Code

193
build/html/_sources/P03_Bit_Operation_struct_typedef/README.md.txt Normal file
View File

@ -0,0 +1,193 @@
# 03 - Bit Operationen, Struct, Typedef
## 1. Bit Operationen
![](./135oALYhkYyXB2aG0F-qrwA.jpeg)
Bit Operationen sind allgegenwärtig in den Computer-Wissenschaften und finden in vielen Disziplinen Anwendung. Folgend ein kleiner Auszug aus den wichtigsten Themen:
- **Bit Felder**: Sind die effizienteste Art, etwas darzustellen, dessen Zustand durch mehrere "wahr" oder "falsch" definiert werden kann. Besonders auf Systemen mit begrenzten Ressourcen sollte jede überflüssige Speicher-Allozierung vermieden werden.
Beispiel:
```c
// primary colors
#define BLUE 0b100
#define GREEN 0b010
#define RED 0b001
// mixed colors
#define BLACK 0 /* 000 */
#define YELLOW (RED | GREEN) /* 011 */
#define MAGENTA (RED | BLUE) /* 101 */
#define CYAN (GREEN | BLUE) /* 110 */
#define WHITE (RED | GREEN | BLUE) /* 111 */
```
[https://de.wikipedia.org/wiki/Bitfeld](https://de.wikipedia.org/wiki/Bitfeld)
- **Kommunikation**:
- **Prüfsummen/Paritätsbit**: Übertragungsfehler und Integrität können bis zu einem definiertem Grad erkannt werden. Je nach Komplexität der Berechnung können mehrere Fehler erkannt oder auch korrigiert werden.
[https://de.wikipedia.org/wiki/Parit%C3%A4tsbit](https://de.wikipedia.org/wiki/Parit%C3%A4tsbit), [https://de.wikipedia.org/wiki/Pr%C3%BCfsumme](https://de.wikipedia.org/wiki/Pr%C3%BCfsumme)
- **Stoppbit**: Markieren bei asynchronen seriellen Datenübertragungen das Ende bzw. Start eines definierten Blocks.
[https://de.wikipedia.org/wiki/Stoppbit](https://de.wikipedia.org/wiki/Stoppbit)
- **Datenflusssteuerung**: Unterschiedliche Verfahren, mit denen die Datenübertragung von Endgeräten an einem Datennetz, die nicht synchron arbeiten, so gesteuert wird, dass eine möglichst kontinuierliche Datenübermittlung ohne Verluste erfolgen kann.
[https://de.wikipedia.org/wiki/Datenflusssteuerung](https://de.wikipedia.org/wiki/Datenflusssteuerung)
- ...
- **Datenkompression**: Bei der Datenkompression wird versucht, redundante Informationen zu entfernen. Dazu werden die Daten in eine Darstellung überführt, mit der sich alle – oder zumindest die meisten – Information in kürzerer Form darstellen lassen.
[https://de.wikipedia.org/wiki/Datenkompression](https://de.wikipedia.org/wiki/Datenkompression)
- **Kryptographie**: Konzeption, Definition und Konstruktion von Informationssystemen, die widerstandsfähig gegen Manipulation und unbefugtes Lesen sind. [https://de.wikipedia.org/wiki/Verschl%C3%BCsselung](https://de.wikipedia.org/wiki/Verschl%C3%BCsselung)
- **Grafik-Programmierung**: XOR (oder ^) ist hier besonders interessant, weil eine zweite Eingabe derselben Eingabe die erste rückgängig macht (ein Beispiel dazu weiter unten: "Variablen tauschen, ohne Dritt-Variable
"). Ältere GUIs verwendeten dies für die Hervorhebung von Auswahlen und andere Überlagerungen, um kostspielige Neuzeichnungen zu vermeiden. Sie sind immer noch nützlich in langsamen Grafikprotokollen (z. B. Remote-Desktop).
### 1.1 Übungen
#### 1. Basis Operationen
Manipulationen von einzelnen Bits gehören zu den Basis Operationen und dienen als Grundlagen um weitere komplexere Konstrukte zu schaffen. Verfollständigen sie folgendes Beispiel mit den drei Basis Operationen:
```c
#include <stdlib.h>
int main() {
unsigned int number;
unsigned int bit = 3; // bit at position 3
// Setting a bit
number = ...; // solution: number |= 1 << bit;
// Clearing a bit
number = ...; // solution: number &= ~(1 << bit);
// Toggling a bit
number = ...; // solution; number ^= 1 << bit;
return EXIT_SUCCESS;
}
```
#### 2. Variablen tauschen (ohne Dritt-Variable)
Zwei Variablen zu vertauschen scheint ein einfach lösbares Problem zu sein. Eine offensichtliche Variante wäre mittels einer temporären Variablen:
```c
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
int main(){
int a = 3;
int b = 4;
printf("a: %d; b: %d\n", a, b);
int temp = a;
a = b;
b = temp;
printf("a: %d; b: %d\n", a, b);
return EXIT_SUCCESS;
}
```
Es gibt aber auch eine Variante, die ohne zusätzliche Variable auskommt. Dabei wird die Tatsache, dass eine zweite XOR Operation eine erste XOR Operation rückgängig macht:
*0011 XOR 0100 = 0111*
*0111 XOR 0100 = 0011*
Somit kommt man von einem XOR Resultat (*0111*) wieder auf beide Anfangs Operanden zurück indem man einfach ein zweites Mal mit einem Operanden eine XOR Verknüpfung macht. Damit kann ein Operand als Zwischenspeicher dienen und man muss nicht extra eine Zusatzvariable verwenden.
Überlegen sie sich wie sie damit zwei Variablen vertauschen können ohne Zusatzvariable:
```c
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
int main(){
int a = 3;
int b = 4;
printf("a: %d; b: %d\n", a, b);
...
/* Solutions:
// a == 0011; b == 0100
a ^= b; // a == 0111; b == 0100
b ^= a; // a == 0111; b == 0011
a ^= b; // a == 0100; b == 0011
*/
printf("a: %d; b: %d\n", a, b);
return EXIT_SUCCESS;
}
```
#### 3. Lower- / Uppercase
```c
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
int main(){
char word[8] = "sREedEv";
char *wordptr = &word[0];
while(wordptr < &word[7]) {
printf("UPPERCASE: %c\n", *wordptr & '_'); // converts the char into uppercase regardless of the current casing
printf("LOWERCASE: %c\n", *wordptr | ' '); // converts the char into lowercase regardless of the current casing
wordptr++;
}
return EXIT_SUCCESS;
}
```
#### 4. Prüfen auf 2-er Potenz
```c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(){
int a=32;
if(a > 0 && (a & (a - 1)) == 0){
printf("%d is a power of 2", a);
}
return EXIT_SUCCESS;
}
```
___
## 2. Struct & typedef
### 2.1 Übungen
#### 1. Bit Operationen Rechner
- Bitweise Operationen mit 2 Operanden
- Rechnung wird als ein String über scanf dem Programm übergeben
- String wird in Token zerstückelt und in struct gespeichert:
```c
typedef struct {
unsigned int operand_1;
unsigned int operand_2;
char operation;
} Expression;
```
- Ausgabe in 3 verschiedenen Formaten:
```
Bin:
0000'0000'0000'0001
& 0000'0000'0000'0011
-------------------
0000'0000'0000'0001
Hex
0x01 & 0x03 = 0x01
Dec
1 & 3 = 1
```
___
## 4. Bewertung
Die gegebenenfalls gestellten Theorieaufgaben und der funktionierende Programmcode müssen der Praktikumsbetreuung gezeigt werden. Die Lösungen müssen mündlich erklärt werden können.
| Aufgabe | Kriterium | Gewicht |
| :-- | :-- | :-- |
| alle | Sie können das funktionierende Programm inklusive funktionierende Tests demonstrieren und erklären. | |
| gibIntWert | Eingabe, Bereichsüberprüfung korrekt | 1 |
| istSchaltjahr | Funktion korrekt | 1 |
| TageProMonat | Funktion korrekt | 1 |
| Aufgabe 2 | Fehlenden Teile ergänzt und lauffähig | 1 |

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