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<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
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<title>04 - Modularisieren von C Code — 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>
<figure class="align-right" id="logo">
<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>
</figure>
<hr class="docutils" />
<figure class="align-center" id="logo">
<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>
</figure>
<hr class="docutils" />
<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">"-> Dreieck "</span> <span class="o">+</span> <span class="n">a</span> <span class="o">+</span> <span class="s2">"-"</span> <span class="o">+</span> <span class="n">b</span> <span class="o">+</span> <span class="s2">"-"</span> <span class="o">+</span> <span class="n">c</span>
<span class="o">+</span> <span class="s2">" ist rechtwinklig"</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></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"><file.dep</span> <span class="pre">>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">>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 <tests/dep.input >dep.dot
dot -Tpng dep.dot >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">&&</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 – – – –
903e42182c