Der Übungsbetrieb umfasst Tafel- und Rechnerübungen. Jeder Student sollte eine Tafelübung besuchen, zu der eine Anmeldung erforderlich ist. Die Rechnerübungen können ohne vorherige Anmeldung je nach Bedarf besucht werden.
Die Tafelübungen dienen der Vermittlung von Theoriewissen, welches zur Lösung der Übungsaufgaben erforderlich ist. Um an diesem Übungsbetrieb teilnehmen zu können, müssen sich alle Teilnehmer auf Waffel anmelden:
Hinweis: Zu Beginn der Tafelübungen können ein oder auch mehrere Teilnehmer zur Vorstellung ihrer gelösten Übungsaufgabe aufgefordert werden. Nichtanwesenheit oder nicht hinreichende Erklärung der Aufgabe führt hierbei zur Bewertung der Aufgabe mit 0 Punkten.
Zu den Rechnerübungsterminen sind die Arbeitsplätze des Rechnerraums für SP-Studenten reserviert. In diesen Übungen sollen die Aufgaben bearbeitet werden, wobei in der Regel ein Betreuer zur Verfügung steht, um bei Bedarf Hilfestellung zu geben.
Zur Information
All slides are copyrighted (C) 2011-2022 by Wolfgang Schröder-Preikschat and Jürgen Kleinöder, University of Erlangen-Nürnberg, Germany. Use without prior written permission of the authors is not permitted!
# Übung 1: Dynamische Speicherverwaltung (Do., 25.04 - Di., 30.04.2024)
Anfertigung, Abgabe und Bewertung der Übungsaufgaben
Soweit in der Aufgabenstellung nicht abweichend beschrieben, sollen alle abgegebenen Programme portabel zur
SUSv4/POSIX.1-2008-Systemschnittstelle sein und im Sprachumfang dem C-Standard
ISO C11 entsprechen. Alle Programme müssen mit folgenden Compileroptionen übersetzen:
Die Abgabe erfolgt über ein Git-Repository und muss vor dem Abgabetermin erfolgen. Dies kann über das Internet geschehen, sodass die Anwesenheit im CIP-Raum nicht notwendig ist. Eine Abgabe per E-Mail oder USB-Stick ist
grundsätzlich nicht möglich.
Die abgegebenen Aufgaben werden von uns korrigiert und bewertet. Die Ergebnisse der Korrektur sind nach Login im
Waffel einsehbar.
Die Übungsaufgaben für das komplette Semester stehen grob fest. Allerdings können sich bis zum Ausgabezeitpunkt noch Details an den Aufgaben ändern.
Die verlinkten Aufgabenstellungen mit einem „Entwurf“-Wasserzeichen im Hintergrund stellen lediglich eine Orientierungshilfe dar. Die endgültigen Aufgabenstellungen werden spätestens am Ausgabetag verlinkt.
Auch die Hinweise zur Aufgabe auf dem Aufgabenblatt können Teile der einzuhaltenden Spezifikation enthalten und sind somit explizit als Teil der Aufgabenstellung zu verstehen.
Alle Aufgaben werden den Korrekturhinweisen entsprechend bewertet.
Nr. |
Titel |
Kurzbeschreibung |
Ausgabe |
Bearbeitungszeit (Werktage) |
2er-Gruppen |
Abzugebende Dateien |
Zusatzinfos |
1 |
lilo
|
Dynamische Speicherallokierung |
Donnerstag, 25.04.2024 |
6 |
Nein |
lilo.c
|
|
2 |
wsort (Entwurf)
|
Sortierprogramm ähnlich sort(1) |
Donnerstag, 02.05.2024 |
7 |
Ja |
wsort.c
|
|
3 |
clash (Entwurf)
|
Kleine Shell mit Vorder- und Hintergrundprozessen |
Montag, 13.05.2024 |
10 |
Ja |
clash.c, plist.c, Makefile
|
|
4 |
mach (Entwurf)
|
Threads, Semaphore |
Montag, 03.06.2024 |
10 |
Nein |
mach.c, queue.c, machfile
|
|
5 |
halde (Entwurf)
|
Einfache dynamische Freispeicherverwaltung |
Montag, 17.06.2024 |
10 |
Ja |
halde.c, Makefile, test.c
|
|
6 |
creeper (Entwurf)
|
Verzeichnisse, Rekursion |
Montag, 01.07.2024 |
7 |
Ja |
Makefile, creeper.c
|
|
Einführung in die Programmiersprache C
- Stephen Kochan: Programming in C. Sams Publishing, 3rd Edition, 2005.
- Karlheinz Zeiner: Programmieren lernen mit C. Carl Hanser, 4. Auflage, 2000.
- Steve Oualline: Practical C Programming. O’Reilly, 1991.
- Peter Darnell, Philip Margolis: C: A Software Engineering Approach. Springer, 1991.
- Brian Kernighan, Dennis Ritchie: The C Programming Language. Prentice Hall, 1988 (in der deutschen Übersetzung 1990 bei Hanser erschienen)
UNIX-Systemprogrammierung
- A. S. Tanenbaum, A. S. Woodhull: Operating Systems: Design And Implementation, Prentice Hall, 1997.
- R. W. Stevens: Advanced Programming in the UNIX Environment. Addison-Wesley, 1992.
- Tafelübungen: Siehe Waffel-Link unter „Aktuelles“ (nach der ersten Vorlesung verfügbar).
- Rechnerübungen: Im Campo unter Menü (links oben) > Studienangebot > Veranstaltungen suchen > „Systemprogrammierung“ > Übungen / Rechnerübungen > Parallelgruppen / Termine.
Die in den Aufgaben beschriebenen Anforderungen müssen durch das Programm erfüllt sein, damit Bonuspunkte gesammelt werden können. Dazu gehört auch, dass
alle angeforderten Ressourcen beim erfolgreichen Beenden des Programms wieder freigegeben werden; im Fehlerfall müssen
keine Ressourcen freigegeben werden. Für jeden Fehler in der Implementierung werden Punkte von der maximal erreichbaren Punktzahl abgezogen.
Jede Datei (C-Datei oder Makefile) gilt als eigenes Modul. Punkte werden in dem Modul abgezogen, wo laut Aufgabenstellung die Funktionalität zu erwarten ist. Jedes Modul wird mit mindestens Null Punkten bewertet. Die maximalen Punkte pro Modul stehen in der Aufgabenstellung.
Die folgenden Korrekturrichtlinien zeigen wofür und in welchem Ausmaß Punkte bei Fehlern abgezogen werden. Sie sind als
Richtlinien zu verstehen und
nicht vollständig. In Ausnahmen kann davon abgewichen werden. Falls nicht weiter spezifiziert, wird für
jedes Auftreten eines Fehlers die genannten Punkte abgezogen, auch mehrfach für denselben Fehler an unterschiedlichen Stellen im Programm. Tritt derselbe Fehler mehr als zweimal auf, so gibt es ab dem
dritten Auftreten keinen Punktabzug mehr und er wird als Folgefehler gewertet.
Makefile
Fehlerbild |
Anmerkung |
Punktabzug |
.PHONY fehlt oder unvollständig |
Ausnahme: halde, dort optional da noch nicht eingeführt |
0,5 |
all (oder Entsprechung) ist nicht erstes Target |
Ausnahme: halde, dort optional da noch nicht eingeführt |
0,5 |
Abhängigkeit(en) fehlen |
pro Target |
0,5 |
Auf der Webseite geforderte Compilerflags fehlen |
pro Compileraufruf |
0,5 |
CFLAGS oder CC werden nicht genutzt, obwohl in der Aufgabenstellung gefordert |
pro Variable |
0,5 |
Übersetzerfehler
Wenn sich ein Programm nicht übersetzen lässt werden vom jeweiligen Modul Punkte abgezogen. Für jeden Auslöser von Übersetzerfehlern werden Punkte abgezogen. Dies betrifft auch vom Übersetzer ausgelöste Warnungen, da mit
-Werror
kompiliert wird.
Fehlerbild |
Punktabzug |
Auslöser eines Übersetzerfehlers |
3 |
Falsche oder unzureichende Fehlerbehandlung
Nutzung von C- und POSIX-Funktionen erfordern korrekte Fehlerbehandlung. Mögliche Fehler sind in der
man
-Page der betreffenden Funktion nachzulesen.
Alle Funktionen benötigen Fehlerbehandlung, außer die Funktion kann nicht fehlschlagen. Ob eine Funktion fehlschlagen kann, richtet sich nach der
POSIX Spezifikation (
man 3p funktion
). Für jede falsche oder nicht ausreichende Fehlerbehandlung werden Punkte abgezogen. Typische Bestandteile einer Fehlerbehandlung sind:
Nötige Fehlerbehandlung |
Punktabzug |
Prüfen auf Fehler |
0,5 |
falls errno zur Fehlerprüfung genutzt wird, obwohl laut Man-Page nicht vorgesehen |
0,5 |
Ausgabe des Fehlergrunds mit perror(3) (Funktion setzt errno ) oder fprintf(3) (sonst) (*); keine Fehlerausgabe bei selbst geschriebenen Bibliotheksfunktionen (z.B. der halde)! |
0,5 |
Behandlung des Fehlers: exit(3) oder return (**); kein exit bei selbst geschriebenen Bibliotheksfunktionen! |
0,5 |
Insgesamt wird für eine normale Fehlerbehandlung (Ausnahmen siehe unten)
maximal 1 Punkt abgezogen, dies gilt auch wenn die Fehlerbehandlung komplett fehlt.
Falls die Fehlerbehandlung das Programm beendet, müssen
keine Ressourcen (angeforderter Speicher, offene Dateien, etc.) freigegeben werden.
Ausnahmen und Ergänzungen
Fehlerbild |
Anmerkung |
Punktabzug |
Fehlerbehandlung zu malloc(3) fehlt |
|
0,5 |
Fehlerausgabe auf stdout |
einmalig pro Abgabe |
0,5 |
Manche Funktionen benötigen aufwändigere Fehlerbehandlung, bei der das Prüfen auf einen Fehler komplizierter ist. Somit kann mehr als ein Punkt abgezogen werden. Der maximale Punktabzug pro Funktion ergibt sich aus der Summe der hier aufgezählten möglichen Fehler. Dieser wird auch verwendet, wenn die Fehlerbehandlung komplett fehlt.
strtol(3)
Nötige Fehlerbehandlung |
Punktabzug |
errno passend setzen sowie nach Aufruf prüfen |
0,5 |
endptr prüfen (Eingabe nicht leer und wurde vollständig gelesen) |
0,5 |
Ausgabe und Behandlung wie oben (*) und (**) |
1 |
fgets(3)
Nötige Fehlerbehandlung |
Punktabzug |
Rückgabewert prüfen |
0,5 |
Mit feof(3) bzw. ferror(3) auf Fehler prüfen |
0,5 |
Ausgabe und Behandlung wie oben (*) und (**) |
1 |
fgetc(3)
Nötige Fehlerbehandlung |
Punktabzug |
Rückgabewerte EOF und 0xFF können unterschieden werden |
1 |
Prüfen des Rückgabewerts auf EOF |
0,5 |
Mit feof(3) bzw. ferror(3) auf Fehler prüfen |
0,5 |
Ausgabe und Behandlung wie oben (*) und (**) |
1 |
sysconf(3)
Nötige Fehlerbehandlung |
Punktabzug |
Rückgabewert prüfen |
0,5 |
Falls die angeforderte Information ein (Min-/Max-)Limit ist, passend errno setzen und prüfen |
0,5 |
Ausgabe und Behandlung wie oben (*) und (**) |
1 |
readdir(3)
Nötige Fehlerbehandlung |
Punktabzug |
Rückgabewert prüfen |
0,5 |
errno passend vor jedem Aufruf setzen sowie nach Aufruf im Fehlerfall prüfen |
0,5 |
Ausgabe und Behandlung wie oben (*) und (**) |
1 |
getcwd(3)
Nötige Fehlerbehandlung |
Punktabzug |
Rückgabewert prüfen |
0,5 |
errno im Fehlerfall prüfen |
0,5 |
Falls errno gleich ERANGE , ohne Abbruch Fehlergrund beseitigen und erneut aufrufen |
1 |
Ausgabe und Behandlung wie oben (*) und (**) |
1 |
getaddrinfo(3)
Nötige Fehlerbehandlung
| Punktabzug |
Rückgabewert prüfen |
0,5 |
Ausgabe des Fehlergrunds mit perror(3) (bei Rückgabe von EAI_SYSTEM ) oder gai_strerror(3) (sonst) |
1 |
Behandlung bei Fehler wie oben (**) |
0,5 |
Fehlerbehandlung bei Ein-/Ausgabe
Ein-/Ausgabe benötigt Fehlerbehandlung um beispielsweise Fehler beim Schreiben auf eine volle Festplatte zu erkennen und damit Datenverlust zu verhindern. Fehlerbehandlung ist für
alle Funktionen nötig, die Ein-/Ausgabe durchführen die zur Grundfunktionalität des Programms gehören (geht aus der Aufgabe hervor). Das beinhaltet beispielsweise
printf(3)
,
fclose(3)
oder
close(2)
. Ausgenommen davon sind dabei die Fehlermeldungen selbst sowie unwichtige Ausgaben. Falls sich das Programm bei einem Schreibfehler sowieso mit einem Fehlercode beenden würde (bspw.
SIGPIPE
) so ist keine Fehlerbehandlung nötig.
Damit auch Schreibfehler auf
stdout
erkannt werden (wichtig falls in eine Datei umgeleitet wird), muss vor Beendigung des Programms
stdout
mit
fflush(3)
geflushed werden. Dies ist nur nötig, falls das Programm Ausgaben auf
stdout
nutzt.
Verbotene Funktionen
Folgende Funktionen ermöglichen keine korrekte Fehlerbehandlung und dürfen nicht verwendet werden. Als Punktabzug ergibt sich jeweils der maximale Punktabzug der korrekten Alternative.
Verbotene Funktion |
Alternative |
Punktabzug |
atoi(3) |
strtol(3) |
siehe oben bei strtol(3) |
Programmierfehler
Fehlerbild |
Punktabzug |
static fehlt |
0,5 |
Unnötige globale Variable |
0,5 |
free(3) fehlt |
1 |
close(2) oder fclose(3) fehlt |
1 |
printf(variable) , kein Format-String und variable vom Nutzer |
1 |
zu kleiner Puffer |
1 |
Verlust von benötigter Information durch Casten von Datentypen |
1 |
falsche Funktionsparameter |
0,5 |
errno wird vor perror(3) überschrieben (z.B. durch Funktionsaufruf) |
0,5 |
DoS durch getline() möglich |
2 |
sonstige Programmierfehler (Folgefehler nur für dieselben Programmierfehler) |
1 |
Programmierstil (Fehler)
Fehlerbild |
Punktabzug |
Unnötig (deutlich zu) große Puffer |
0,5 |
goto , falls offensichtlich unnötig oder um Schleifen nachzubauen (Sprung nach oben) |
1 |
Ausgabe in Bibliotdeksfunktionen (z.B. bei der halde) |
0,5 |
exit(3) in Bibliotdeksfunktionen (z.B. bei der halde); abort(3) ist erlaubt wenn es die Angabe vorsieht |
1 |
offensichtlich schlechter Code (von Folgefehlern ausgenommen) |
1 |
Programmierstil (Hinweise)
Muster |
Verbesserte Lösung |
if (var) { free(var); } |
free(var); /* NOOP, iff var == NULL */ |
if (ptr == 0) { ... } |
if (ptr == NULL) { ... } |
(*ptr).member |
ptr->member |