Übung

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.

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

• Linuxkurs der FSI-Informatik

Übungsfolien

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!

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.

Aufgaben

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.

Nr.	Titel	Kurzbeschreibung	Ausgabe	Bearbeitungszeit (Werktage)	Gruppen	Abzugebende Dateien	Zusatzinfos
0	epoche	Aufgabe zum Warmwerden	Dienstag, 29.04.2025	3	Nein	epoche.c
1	lilo	Dynamische Speicherallokierung	Dienstag, 29.04.2025	6	Nein	lilo.c
2	wsort	Sortierprogramm ähnlich sort(1)	Dienstag, 06.05.2025	7	Ja	wsort.c
3	clash	Kleine Shell mit Vorder- und Hintergrundprozessen	Dienstag, 13.05.2025	12	Ja	clash.c, plist.c, Makefile	plist API
4	mach	Threads, Semaphore	Montag, 02.06.2025	10	Nein	mach.c, queue.c, machfile
5	halde	Einfache dynamische Freispeicherverwaltung	Montag, 23.06.2025	10	Ja	halde.c, Makefile, test.c
6	creeper	Verzeichnisse, Rekursion	Montag, 07.07.2025	7	Ja	Makefile, creeper.c

Literaturempfehlungen

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.

Termine

• 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.

Korrekturhinweise

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.

Gruppenabgaben: Für das Arbeiten in Gruppen beliebiger Größe wird Ihnen vom Abgabesystem automatisch ein zusätzlicher Bonuspunkt angerechnet.

Makefile

Fehlerbild	Anmerkung	Punktabzug
.PHONY fehlt oder unvollständig		0,5
all (oder Entsprechung) ist nicht erstes Target		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	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
Auslösen 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(3p) (Funktion setzt errno) oder fprintf(3p) (sonst) (*); keine Fehlerausgabe bei selbst geschriebenen Bibliotheksfunktionen (z.B. der halde)!	0,5
Behandlung des Fehlers: exit(3p) 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(3p) 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(3p)

  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(3p)

  Nötige Fehlerbehandlung	Punktabzug
  Rückgabewert prüfen	0,5
  Mit feof(3p) bzw. ferror(3p) auf Fehler prüfen	0,5
  Ausgabe und Behandlung wie oben (*) und (**)	1

• fgetc(3p)

  Nötige Fehlerbehandlung	Punktabzug
  Rückgabewerte EOF und 0xFF können unterschieden werden	1
  Prüfen des Rückgabewerts auf EOF	0,5
  Mit feof(3p) bzw. ferror(3p) auf Fehler prüfen	0,5
  Ausgabe und Behandlung wie oben (*) und (**)	1

• sysconf(3p)

  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(3p)

  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(3p)

  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(3p)

  Nötige Fehlerbehandlung	Punktabzug
  Rückgabewert prüfen	0,5
  Ausgabe des Fehlergrunds mit perror(3p) (bei Rückgabe von EAI_SYSTEM) oder gai_strerror(3p) (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(3p), fclose(3p) oder close(3p). 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(3p) 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(3p)	strtol(3p)	siehe oben bei strtol(3p)

Programmierfehler

Fehlerbild	Punktabzug
static fehlt	0,5
Unnötige globale Variable	0,5
free(3p) fehlt	1
close(3p) oder fclose(3p) 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(3p) überschrieben (z.B. durch Funktionsaufruf)	0,5
DoS durch unkontrollierte Speicherallokation (z.B., getline()) möglich	2
Verwendung von uninitialisiertem Speicher	1
zu spätes Freigeben von zuvor angefordertem Speicherplatz (maximal 2x)	0,5
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(3p) in Bibliotdeksfunktionen (z.B. bei der halde); abort(3p) ist erlaubt wenn es die Angabe vorsieht	1
unnötiges Verwenden von Makros (pro Makro)	0,5
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