Vorbereitung 13.1.2019

20190113/aufgabe-1.c

+#include <stdio.h>
+
+void foreach (int *a, void (*fun) (int x))
+{
+  for (int *p = a; *p >= 0; p++)
+    fun (*p);
+}
+
+void even_or_odd (int x)
+{
+  if (x % 2)
+    printf ("%d ist ungerade.\n", x);
+  else
+    printf ("%d ist gerade.\n", x);
+}
+
+int main (void)
+{
+  int numbers[] = { 12, 17, 32, 1, 3, 16, 19, 18, -1 };
+  foreach (numbers, even_or_odd);
+  return 0;
+}

20190113/hp-uebung-20190113.tex

+% hp-uebung-20190113.pdf - Exercises on Low-Level Programming / Applied Computer Sciences
+% Copyright (C) 2013, 2015, 2016, 2017, 2018, 2019  Peter Gerwinski
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+% document.  If not, see <http://creativecommons.org/licenses/>.
+
+% README: Iteratorfunktionen, Objektorientierte Tier-Datenbank
+
+\documentclass[a4paper]{article}
+
+\usepackage{pgscript}
+
+\begin{document}
+
+%  \thispagestyle{empty}
+
+  \section*{Hardwarenahe Programmierung\\
+            Übungsaufgaben -- 13.\ Januar 2019}
+
+  Diese Übung enthält Punkteangaben wie in einer Klausur.
+  Um zu "`bestehen"', müssen Sie innerhalb von 90 Minuten
+  unter Verwendung ausschließlich zugelassener Hilfsmittel
+  16 Punkte (von insgesamt \totalpoints) erreichen.
+
+  \exercise{Iterationsfunktionen}
+
+  Wir betrachten das folgende Programm (\gitfile{hp}{20190113}{aufgabe-1.c}):
+
+  \begin{minipage}[t]{0.4\textwidth}
+    \begin{lstlisting}[gobble=6]
+      #include <stdio.h>
+
+      void foreach (int *a, void (*fun) (int x))
+      {
+        for (int *p = a; *p >= 0; p++)
+          fun (*p);
+      }
+
+      void even_or_odd (int x)
+      {
+        if (x % 2)
+          printf ("%d ist ungerade.\n", x);
+        else
+          printf ("%d ist gerade.\n", x);
+      }
+    \end{lstlisting}
+  \end{minipage}\hfill
+  \begin{minipage}[t]{0.52\textwidth}
+    \begin{lstlisting}[gobble=6]
+      int main (void)
+      {
+        int numbers[] = { 12, 17, 32, 1, 3, 16, 19, 18, -1 };
+        foreach (numbers, even_or_odd);
+        return 0;
+      }
+    \end{lstlisting}
+    \begin{enumerate}[\quad(a)]
+      \item
+        Was bedeutet \lstinline{void (*fun) (int x)},
+        und welchen Sinn hat seine Verwendung in der Funktion \lstinline{foreach()}?
+        \points{2}
+      \item
+        Schreiben Sie das Hauptprogramm \lstinline{main()} so um,
+        daß es unter Verwendung der Funktion \lstinline{foreach()}
+        die Summe aller positiven Zahlen in dem Array berechnet.
+        Sie dürfen dabei weitere Funktionen sowie globale Variable einführen.
+        \points{4}
+    \end{enumerate}
+  \end{minipage}
+
+  \exercise{Objektorientierte Tier-Datenbank}
+
+  Das auf der nächsten Seite in Blau dargestellte Programm (Datei: \gitfile{hp}{20190113}{aufgabe-2a.c})\\
+  soll Daten von Tieren verwalten.
+
+  Beim Compilieren erscheinen die folgende Fehlermeldungen:
+  \begin{lstlisting}[style=terminal]
+    $ ¡gcc -std=c99 -Wall -O aufgabe-2a.c -o aufgabe-2a¿
+    aufgabe-2a.c: In function 'main':
+    aufgabe-2a.c:31: error: 'animal' has no member named 'wings'
+    aufgabe-2a.c:37: error: 'animal' has no member named 'legs'
+  \end{lstlisting}
+
+  Der Programmierer nimmt die auf der nächsten Seite in Rot dargestellten Ersetzungen vor\\
+  (Datei: \gitfile{hp}{20190113}{aufgabe-2b.c}).
+  Daraufhin gelingt das Compilieren, und die Ausgabe des Programms lautet:
+  \begin{lstlisting}[style=terminal]
+    $ ¡gcc -std=c99 -Wall -O aufgabe-2b.c -o aufgabe-2b¿
+    $ ¡./aufgabe-2b¿
+    A duck has 2 legs.
+    Error in animal: cow
+  \end{lstlisting}
+
+  \begin{itemize}
+    \item[(a)]
+      Erklären Sie die o.\,a.\ Compiler-Fehlermeldungen.
+      \points{2}
+    \item[(b)]
+      Wieso verschwinden die Fehlermeldungen nach den o.\,a.\ Ersetzungen?
+      \points{3}
+    \item[(c)]
+      Erklären Sie die Ausgabe des Programms.
+      \points{5}
+    \item[(d)]
+      Beschreiben Sie -- in Worten und/oder als C-Quelltext -- einen Weg,
+      das Programm so zu berichtigen, daß es die Eingabedaten
+      (``A duck has 2 wings. A cow has 4 legs.'') korrekt speichert und ausgibt.\\
+      \points{4}
+    \item[(e)]
+      Schreiben Sie das Programm so um,
+      daß es keine expliziten Typumwandlungen mehr benötigt.\par
+      Hinweis: Verwenden Sie \lstinline{union}.
+      \points{4}
+    \item[(f)]
+      Schreiben Sie das Programm weiter um,
+      so daß es die Objektinstanzen \lstinline{duck} und \lstinline{cow}
+      dynamisch erzeugt.\par
+      Hinweis: Verwenden Sie \lstinline{malloc()} und schreiben Sie Konstruktoren.
+      \points{4}
+    \item[(g)]
+      Schreiben Sie das Programm weiter um,
+      so daß die Ausgabe nicht mehr direkt im Hauptprogramm erfolgt,
+      sondern stattdessen eine virtuelle Methode \lstinline{print()}
+      aufgerufen wird.\par
+      Hinweis: Verwenden Sie in den Objekten Zeiger auf Funktionen,
+      und initialisieren Sie diese in den Konstruktoren.
+      \points{4}
+  \end{itemize}
+
+  \begin{minipage}[t]{0.34\textwidth}
+    \begin{lstlisting}[gobble=6,xleftmargin=0pt]
+      #include <stdio.h>
+
+      #define ANIMAL     0
+      #define WITH_WINGS 1
+      #define WITH_LEGS  2
+
+      typedef struct animal
+      {
+        int type;
+        char *name;
+      } animal;
+
+      typedef struct with_wings
+      {
+        int wings;
+      } with_wings;
+
+      typedef struct with_legs
+      {
+        int legs;
+      } with_legs;
+    \end{lstlisting}
+  \end{minipage}\hfill
+  \begin{minipage}[t]{0.65\textwidth}
+    \begin{lstlisting}[gobble=6,xleftmargin=0pt]
+      int main (void)
+      {
+        animal *a[2];
+
+        animal duck;
+        a[0] = &duck;
+        a[0]->type = WITH_WINGS;
+        a[0]->name = "duck";
+        a[0]->wings = 2;
+
+        animal cow;
+        a[1] = &cow;
+        a[1]->type = WITH_LEGS;
+        a[1]->name = "cow";
+        a[1]->legs = 4;
+
+        for (int i = 0; i < 2; i++)
+          if (a[i]->type == WITH_LEGS)
+            printf ("A %s has %d legs.\n", a[i]->name,
+                    ((with_legs *) a[i])-> legs);
+          else if (a[i]->type == WITH_WINGS)
+            printf ("A %s has %d wings.\n", a[i]->name,
+                    ((with_wings *) a[i])-> wings);
+          else
+            printf ("Error in animal: %s\n", a[i]->name);
+
+        return 0;
+      }
+    \end{lstlisting}
+    \begin{picture}(0,0)
+      \color{red}
+      \put(3.7,6.207){\vector(-1,0){0.7}}
+      \put(3.8,6.207){\makebox(0,0)[l]{\lstinline[basicstyle=\color{red}]{((with_legs *) a[1])->legs = 4;}}}
+      \put(4.0,8.735){\vector(-1,0){0.7}}
+      \put(4.1,8.735){\makebox(0,0)[l]{\lstinline[basicstyle=\color{red}]{((with_wings *) a[0])->wings = 2;}}}
+    \end{picture}
+  \end{minipage}
+
+  \bigskip
+  \begin{flushright}
+    \textit{Viel Erfolg!}
+  \end{flushright}
+
+  \makeatletter
+    \immediate\write\@mainaux{\string\gdef\string\totalpoints{\arabic{points}}}
+  \makeatother
+
+\end{document}

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