Übungsaufgaben 9.1.2020

20200109/aufgabe-1.c

+#include <stdio.h>
+#include <stdint.h>
+
+typedef struct
+{
+  uint32_t a;
+  uint64_t b;
+  uint8_t c;
+} three_numbers;
+
+int main (void)
+{
+  three_numbers xyz = { 1819042120, 2410670883059281007, 0 };
+  printf ("%s\n", &xyz);
+  return 0;
+}

20200109/aufgabe-2.c

+#include <stdio.h>
+#include <stdint.h>
+
+void output (uint16_t *a)
+{
+  for (int i = 0; a[i]; i++)
+    printf (" %d", a[i]);
+  printf ("\n");
+}
+
+int main (void)
+{
+  uint16_t prime_numbers[] = { 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 0 };
+
+  uint16_t *p1 = prime_numbers;
+  output (p1);
+  p1++;
+  output (p1);
+
+  char *p2 = prime_numbers;
+  output (p2);
+  p2++;
+  output (p2);
+
+  return 0;
+}

20200109/aufgabe-3.c

+#include <stdio.h>
+#include <string.h>
+
+typedef struct
+{
+  char first_name[10];
+  char family_name[20];
+  char day, month;
+  int year;
+} person;
+
+int main (void)
+{
+  person sls;
+  sls.day = 26;
+  sls.month = 7;
+  sls.year = 1951;
+  strcpy (sls.first_name, "Sabine");
+  strcpy (sls.family_name, "Leutheusser-Schnarrenberger");
+  printf ("%s %s wurde am %d.%d.%d geboren.\n",
+          sls.first_name, sls.family_name, sls.day, sls.month, sls.year);
+  return 0;
+}

20200109/hp-uebung-20200109.tex

+% hp-uebung-20200109.pdf - Exercises on Low-Level Programming
+% Copyright (C) 2013, 2015, 2016, 2017, 2018, 2019, 2020  Peter Gerwinski
+%
+% This document is free software: you can redistribute it and/or
+% modify it either under the terms of the Creative Commons
+% Attribution-ShareAlike 3.0 License, or under the terms of the
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+% Foundation, either version 3 of the License, or (at your option)
+% any later version.
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+% This document is distributed in the hope that it will be useful,
+% but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+% MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
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+%
+% You should have received a copy of the GNU General Public License
+% along with this document.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
+%
+% You should have received a copy of the Creative Commons
+% Attribution-ShareAlike 3.0 Unported License along with this
+% document.  If not, see <http://creativecommons.org/licenses/>.
+
+% README: Speicherformate von Zahlen, Zeigerarithmetik, Personen-Datenbank
+
+\documentclass[a4paper]{article}
+
+\usepackage{pgscript}
+
+\begin{document}
+
+  \thispagestyle{empty}
+
+  \section*{Hardwarenahe Programmierung\\
+            Übungsaufgaben -- 9.\ Januar 2020}
+
+  Diese Übung enthält Punkteangaben wie in einer Klausur.
+  Um zu "`bestehen"', müssen Sie innerhalb von 90 Minuten
+  unter Verwendung ausschließlich zugelassener Hilfsmittel
+  15 Punkte (von insgesamt \totalpoints) erreichen.
+
+  \exercise{Speicherformate von Zahlen}
+
+  Wir betrachten das folgende Programm (\gitfile{hp}{20200109}{aufgabe-1.c}):
+  \begin{lstlisting}
+    #include <stdio.h>
+    #include <stdint.h>
+
+    typedef struct
+    {
+      uint32_t a;
+      uint64_t b;
+      uint8_t c;
+    } three_numbers;
+
+    int main (void)
+    {
+      three_numbers xyz = { 1819042120, 2410670883059281007, 0 };
+      printf ("%s\n", &xyz);
+      return 0;
+    }
+  \end{lstlisting}
+
+  Das Programm wird für einen 32-Bit-Rechner compiliert und ausgeführt.\\
+  (Die \lstinline[style=cmd]{gcc}-Option \lstinline[style=cmd]{-m32} sorgt dafür,
+  daß \lstinline[style=cmd]{gcc} Code für einen 32-Bit-Prozessor erzeugt.)
+
+  \begin{lstlisting}[style=terminal]
+    $ ¡gcc -Wall -m32 aufgabe-2.c -o aufgabe-2¿
+    aufgabe-2.c: In function "main":
+    aufgabe-2.c:14:13: warning: format "%s" expects argument of type "char *", but
+    argument 2 has type "three_numbers * {aka struct <anonymous> *}" [-Wformat=]
+       printf ("%s\n", &xyz);
+                 ^
+    $ ¡./aufgabe-2¿
+    Hallo, Welt!
+  \end{lstlisting}
+
+  \begin{enumerate}[\quad(a)]
+    \item
+      Erklären Sie die beim Compilieren auftretende Warnung.
+      \points{2}
+    \item
+      Erklären Sie die Ausgabe des Programms.
+      \points{4}
+    \item
+      Welche Endianness hat der verwendete Rechner?
+      Wie sähe die Ausgabe auf einem Rechner mit entgegengesetzter Endianness aus?
+      \points{2}
+    \item
+      Dasselbe Programm wird nun für einen 64-Bit-Rechner compiliert und ausgeführt.\\
+      (Die \lstinline[style=cmd]{gcc}-Option \lstinline[style=cmd]{-m64} sorgt dafür,
+      daß \lstinline[style=cmd]{gcc} Code für einen 64-Bit-Prozessor erzeugt.)
+      \begin{lstlisting}[style=terminal,gobble=8]
+        $ ¡gcc -Wall -m64 aufgabe-2.c -o aufgabe-2¿
+        aufgabe-2.c: In function "main":
+        aufgabe-2.c:14:13: warning: format "%s" expects argument of type "char *",
+        but argument 2 has type "three_numbers * {aka struct <anonymous> *}"
+        [-Wformat=]
+           printf ("%s\n", &xyz);
+                     ^
+        $ ¡./aufgabe-2¿
+        Hall5V
+      \end{lstlisting}
+      (Es ist möglich, daß die konkrete Ausgabe auf Ihrem Rechner anders aussieht.)\par
+      Erklären Sie die geänderte Ausgabe des Programms.
+      \points{3}
+  \end{enumerate}
+
+  \clearpage
+
+  \exercise{Zeigerarithmetik}
+
+  Wir betrachten das folgende Programm (\gitfile{hp}{20200109}{aufgabe-2.c}):
+  \begin{lstlisting}
+    #include <stdio.h>
+    #include <stdint.h>
+
+    void output (uint16_t *a)
+    {
+      for (int i = 0; a[i]; i++)
+        printf (" %d", a[i]);
+      printf ("\n");
+    }
+
+    int main (void)
+    {
+      uint16_t prime_numbers[] = { 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 0 };
+
+      uint16_t *p1 = prime_numbers;
+      output (p1);
+      p1++;
+      output (p1);
+
+      char *p2 = prime_numbers;
+      output (p2);
+      p2++;
+      output (p2);
+
+      return 0;
+    }
+  \end{lstlisting}
+
+  Das Programm wird compiliert und ausgeführt:
+
+  \begin{lstlisting}[style=terminal]
+    $ ¡gcc -Wall aufgabe-2.c -o aufgabe-2¿
+    aufgabe-2.c: In function 'main':
+    aufgabe-2.c:20:13: warning: initialization from
+                       incompatible pointer type [enabled by default]
+    aufgabe-2.c:21:3: warning: passing argument 1 of 'output' from
+                      incompatible pointer type [enabled by default]
+    aufgabe-2.c:4:6: note: expected 'uint16_t *' but argument is of type 'char *'
+    aufgabe-2.c:23:3: warning: passing argument 1 of 'output' from
+                      incompatible pointer type [enabled by default]
+    aufgabe-2.c:4:6: note: expected 'uint16_t *' but argument is of type 'char *'
+    $ ¡./aufgabe-2¿
+     2 3 5 7 11 13 17
+     3 5 7 11 13 17
+     2 3 5 7 11 13 17
+     768 1280 1792 2816 3328 4352
+  \end{lstlisting}
+
+  \begin{enumerate}[\quad(a)]
+    \item
+      Erklären Sie die Funktionsweise der Funktion \lstinline{output ()}.
+      \points{2}
+    \item
+      Begründen Sie den Unterschied zwischen der ersten (\lstinline[style=terminal]{2 3 5 7 11 13 17})\\
+      und der zweiten Zeile (\lstinline[style=terminal]{3 5 7 11 13 17}) der Ausgabe des Programms.
+      \points{2}
+    \item
+      Erklären Sie die beim Compilieren auftretenden Warnungen\\
+      und die dritte Zeile (\lstinline[style=terminal]{2 3 5 7 11 13 17}) der Ausgabe des Programms.
+      \points{3}
+    \item
+      Erklären Sie die vierte Zeile (\lstinline[style=terminal]{768 1280 1792 2816 3328 4352})
+      der Ausgabe des Programms.\\
+%      Welche Endianness hat der verwendete Rechner?\\
+%      Wie sähe die Ausgabezeile bei umgekehrter Endianness aus?
+%
+% 2 0 3 0 5 0 7 0 11 --> 2 3 5 7 11
+%   0 3 0 5 0 7 0 11 --> 768 1280 ...
+%
+% 0 2 0 3 0 5 0 7 0 11 --> 2 3 5 7 11
+%   2 0 3 0 5 0 7 0 11 --> 768 1280 ...
+%
+% --> Endianness nicht erkennbar!
+%
+      Sie dürfen einen Little-Endian-Rechner voraussetzen.
+      \points{4}
+  \end{enumerate}
+
+  \goodbreak
+
+  \exercise{Personen-Datenbank}
+
+  Wir betrachten das folgende Programm (\gitfile{hp}{20200109}{aufgabe-3.c}):
+  \begin{lstlisting}
+    #include <stdio.h>
+    #include <string.h>
+
+    typedef struct
+    {
+      char first_name[10];
+      char family_name[20];
+      char day, month;
+      int year;
+    } person;
+
+    int main (void)
+    {
+      person sls;
+      sls.day = 26;
+      sls.month = 7;
+      sls.year = 1951;
+      strcpy (sls.first_name, "Sabine");
+      strcpy (sls.family_name, "Leutheusser-Schnarrenberger");
+      printf ("%s %s wurde am %d.%d.%d geboren.\n",
+              sls.first_name, sls.family_name, sls.day, sls.month, sls.year);
+      return 0;
+    }
+  \end{lstlisting}
+
+  Die Standard-Funktion \lstinline{strcpy()} bewirkt ein Kopieren eines Strings
+  von rechts nach links, hier also z.\,B.\ die Zuweisung der String-Konstanten
+  \lstinline{"Sabine"} an die String-Variable \lstinline{sls.first_name[]}.
+
+  Das Programm wird für einen 32-Bit-Rechner compiliert und ausgeführt.\\
+  (Die \lstinline[style=cmd]{gcc}-Option \lstinline[style=cmd]{-m32} sorgt dafür,
+  daß \lstinline[style=cmd]{gcc} Code für einen 32-Bit-Prozessor erzeugt.)
+
+  \begin{lstlisting}[style=terminal]
+    $ ¡gcc -Wall -O -m32 aufgabe-2.c -o aufgabe-2¿
+    $ ¡./aufgabe-2¿
+    Sabine Leutheusser-Schnarrenberger wurde am 110.98.1701278309 geboren.
+    Speicherzugriffsfehler
+  \end{lstlisting}
+
+  \begin{enumerate}[\quad(a)]
+    \item
+      Erklären Sie die Ausgabe des Programms einschließlich der Zahlenwerte.
+      \points{4}
+    \item
+      Welche Endianness hat der verwendete Rechner?
+      Begründen Sie Ihre Antwort.
+      \points{1}
+    \item
+      Wie sähe die Ausgabe auf einem Rechner mit entgegengesetzter Endianness aus?
+      \points{2}
+    \item
+      Erklären Sie den Speicherzugriffsfehler.
+      (Es kann sein, daß sich der Fehler auf Ihrem Rechner nicht bemerkbar macht.
+      Er ist aber trotzdem vorhanden.)
+      \points{2}
+  \end{enumerate}
+
+  \begin{flushright}
+    \textit{Viel Erfolg!}
+  \end{flushright}
+
+  \makeatletter
+    \immediate\write\@mainaux{\string\gdef\string\totalpoints{\arabic{points}}}
+  \makeatother
+
+\end{document}

20200109/pgscript.sty

+../common/pgscript.sty
\ No newline at end of file

README.md

@@ -44,6 +44,7 @@ Vortragsfolien und Beispiele:
  * [05.12.2019: Löschen aus Strings, Hexdumps](https://gitlab.cvh-server.de/pgerwinski/hp/raw/master/20191205/hp-uebung-20191205.pdf)
  * [12.12.2019: Kondensator, hüpfender Ball](https://gitlab.cvh-server.de/pgerwinski/hp/raw/master/20191212/hp-uebung-20191212.pdf)
  * [19.12.2019: Trickprogrammierung, Thermometer-Baustein an I²C-Bus](https://gitlab.cvh-server.de/pgerwinski/hp/raw/master/20191219/hp-uebung-20191219.pdf)
+ * [09.01.2020: Speicherformate von Zahlen, Zeigerarithmetik, Personen-Datenbank](https://gitlab.cvh-server.de/pgerwinski/hp/raw/master/20200109/hp-uebung-20200109.pdf)
 
 Musterlösungen:
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