Übung
Übungen zu Systemprogrammierung 1 (für Wiederholer) im WS
- Klausureinsicht: Dienstag, 18.04.2023 10:30 in Raum 0.031, Martensstr. 1
- Freitag, 03.03.2023: Klausurergebnisse im Waffel und Campo einsehbar, Statistiken unter Prüfungsinformationen. Termin zur Einsicht wird per Mail (und hier) bekannt gegeben sobald bekannt.
- Fragestunde zur Klausur im H4 ab Montag, 20.02.2023 08:30
- Besuch des Linux-Kurses der FSI wird empfohlen, Inhalt wird im Übungsbetrieb vorausgesetzt
- Übungsanmeldung im Waffel ab Montag, 17.10.2022 08:00
Anmeldung
Der Übungsbetrieb umfasst Tafel- und Rechnerübungen. Jeder Student sollte eine Tafelübung besuchen, zu der eine Anmeldung erforderlich ist. Die Rechnerübungstermine 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 folgenden Plattformen anmelden:- Anmeldung zur Tafelübung: Waffel (Semesterspezifischer Kurs-Link wird unter „Aktuelles“ bekanntgegeben)
- Bekanntmachungen und Forum: StudOn
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.
Zur Information
- UNIX-Einführung der FSI-Informatik
Termine
Die Termine der angebotenen Tafel- und Rechnerübungen finden Sie im Campo unter Menü (links oben) > Studienangebot > Veranstaltungen suchen > „Systemprogrammierung“ > Übungen / Rechnerübungen > Parallelgruppen / Termine. Beachten Sie, dass nicht immer alle vor Semesterbeginn hier eingetragenen Termine angeboten werden können. Die tatsächlich angebotenen Tafelübungen werden zum Semesterstart im Waffel eingetragen. Campo wird spätestens in der ersten Übungswoche auch aktualisiert so dass ersichtlich ist welche Termine tatsächlich stattfinden.Folien
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!- Keine Materialien hinterlegt
- Keine Materialien hinterlegt
- Keine Materialien hinterlegt
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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.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 | Montag, 24.10.2022 | 6 | Nein | lilo.c | |
2 | wsort | Sortierprogramm ähnlich sort(1) | Montag, 31.10.2022 | 10 | Ja | wsort.c | |
3 | clash | Kleine Shell mit Vorder- und Hintergrundprozessen | Montag, 14.11.2022 | 10 | Ja | clash.c, plist.c, Makefile | plist API |
4 | mach | Threads, Semaphore | Montag, 28.11.2022 | 10 | Nein | mach.c, queue.c, machfile | |
5 | halde | Einfache dynamische Freispeicherverwaltung | Montag, 12.12.2022 | 10 | Ja | halde.c, Makefile, test.c | |
6 | creeper | Verzeichnisse, Rekursion | Montag, 09.01.2023 | 10 | Ja | Makefile, creeper.c | argumentParser API |
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 die Rechnern im CIP-Pool mit dem Skript /proj/i4sp1/bin/submit 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. Zur Bearbeitung der Aufgaben wird Ihnen automatisch ein Projektverzeichnis angelegt, nachdem Sie sich zu einer Übung angemeldet haben. Der Pfad zu diesem Verzeichnis lautet /proj/i4sp1/LOGIN, wobei LOGIN für Ihren Benutzernamen im CIP-Pool steht. Bitte bearbeiten Sie Ihre Aufgaben in diesem Verzeichnis und verwalten Sie das Verzeichnis wie in der ersten Aufgabenstellung beschrieben, da ansonsten das Abgabesystem Ihre Lösung nicht finden kann. Die abgegebenen Aufgaben werden von uns korrigiert und bewertet. Die Ergebnisse der Korrektur sind nach Login im Waffel einsehbar und können zusätzlich über das SVN abgerufen werden.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. Eine gekürzte Variante der Korrekturhinweise steht als Cheatsheet zum Drucken zur Verfügung.Makefile
Fehlerbild
Punktabzug
Anmerkung
.PHONY
fehlt oder unvollständig
0,5
Ausnahme: halde, dort optional da noch nicht eingeführt
all
(oder Entsprechung) ist nicht erstes Target
0,5
Ausnahme: halde, dort optional da noch nicht eingeführt
Abhängigkeit(en) fehlen
0,5
pro Target
Auf der Webseite geforderte Compilerflags fehlen
0,5
pro Compileraufruf
CFLAGS
oder CC
werden nicht genutzt, obwohl in der Aufgabenstellung gefordert
0,5
pro Variable
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 derman
-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
Ausnahmen und Ergänzungen
Fehlerbild
Punktabzug
Anmerkung
Fehlerbehandlung zu malloc(3)
fehlt
0,5
Fehlerausgabe auf stdout
0,5
einmalig pro Abgabe
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 prüfen0,5
Ausgabe und Behandlung wie oben (*) und (**)
1
fgetc(3)
Nötige Fehlerbehandlung
Punktabzug
Rückgabewerte
EOF
und0xFF
können unterschieden werden1
Prüfen des Rückgabewerts auf
EOF
0,5
Mit
feof(3)
bzw.ferror(3)
auf Fehler prüfen0,5
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 prüfen0,5
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 prüfen0,5
Ausgabe und Behandlung wie oben (*) und (**)
1
getcwd(3)
Nötige Fehlerbehandlung
Punktabzug
Rückgabewert prüfen
0,5
errno
im Fehlerfall prüfen0,5
Falls
errno
gleichERANGE
, ohne Abbruch Fehlergrund beseitigen und erneut aufrufen1
Ausgabe und Behandlung wie oben (*) und (**)
1
getaddrinfo(3)
Nötige Fehlerbehandlung
Punktabzug
Rückgabewert prüfen
0,5
Ausgabe des Fehlergrunds mit
perror(3)
(bei Rückgabe vonEAI_SYSTEM
) odergai_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 beispielsweiseprintf(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 Bibliotheksfunktionen (z.B. bei der halde)
0,5
exit(3)
in Bibliotheksfunktionen (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
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.