Systemprogrammierung - AIN/2
Wintersemester 2024/2025

Übungsaufgabe 4: C Aufzählungen, Strukturen, Varianten, Übersetzungseinheiten, POSIX-Funktionen

Abgabe bis 12.12.2024

Vorbereitung

Legen Sie ein Arbeitsverzeichnis für Aufgabe 4 an und speichern Sie darin das Archiv ⤵ aufgabe4.tar.gz. Entpacken sie das Archiv mit dem folgenden Kommando:

  tar xzf aufgabe4.tar.gz

Programmierung

Das vorgegebene Programm listfiles.c listet Verzeichnisinhalte rekursiv auf. In listfiles-out.txt finden Sie eine Beispielausgabe, die so ähnlich auch das Linux-Kommando ls -R1 liefern würde. Lesen Sie den Programmtext durch und erstellen Sie dann die darin verwendete Übersetzungseinheit fileinfo mit der folgenden Schnittstelle:

• einem struct-Typ fileinfo mit eingebetteter anonymer union und zugeordnetem enum-Typ filetype (siehe Vorlage in den Vorlesungsunterlagen).

  Die Struktur soll eine Listenverkettung in Form eines Zeigers auf struct fileinfo und ein Array von Zeichen für den Dateinamen enthalten. Verwenden Sie als Array-Größe die symbolische Konstante NAME_MAX aus dem POSIX-Header limits.h plus 1. Mit der zugeordneten enum unterscheiden Sie zwischen den Dateitypen filetype_regular, filetype_directory und filetype_other. Mit der eingebetteten union speichern Sie bei regulären Dateien die Dateigröße in Byte, bei Verzeichnissen eine fileinfo-Liste in Form eines Zeigers auf das erste Listenelement. Verwenden Sie bei der Dateigröße einen garantiert passenden Zahltyp, siehe auch lstat im nächsten Spiegelpunkt.

  Deklarieren Sie einen Aliasnamen fileinfo für Ihren struct-Typ.

• einer Funktion fileinfo_create.

  Die Funktion soll einen Eingabeparameter für einen Dateinamen haben und als Rückgabewert einen Zeiger auf eine fileinfo-Struktur liefern, die mit den Werten zu der benannten Datei initialisiert ist. Im Fehlerfall soll die Funktion NULL zurückgeben. Ist der Fehler ein zu langer Dateinamen, soll außerdem die globale POSIX-Variable errno auf ENAMETOOLONG gesetzt werden.

  Verwenden Sie die POSIX-Funktion lstat, um die Art der Datei und im Falle einer regulären Datei deren Größe in Byte festzustellen (siehe man 2 lstat oder die POSIX-Dokumentation im Internet).

  Im Falle eines Verzeichnisses müssen Sie eine Liste von fileinfo-Strukturen für alle Dateien im Verzeichnis erstellen. Schreiben Sie dafür eine private Hilfsfunktion list_directory, die das Verzeichnis mit Hilfe der POSIX-Funktionen opendir, readdir und closedir liest (siehe Vorlesungsbeispiel). Die Funktion muss das aktuelle Arbeitsverzeichis mit der POSIX-Funktion chdir auf den Namen des bearbeiteten Verzeichnisses setzen und vor dem return mit ".." wieder zurücksetzen (siehe man 2 chdir oder die POSIX-Dokumentation im Internet). Für das Aufbauen der Liste können Sie sich an der vorgegebenen main-Funktion orientieren. Hier entsteht Rekursion, weil die aus fileinfo_create aufgerufene Funktion list_directory wiederum fileinfo_create aufruft. Achten Sie darauf, die Verzeichniseinträge mit Namen "." und ".." zu überspringen, um eine endlose Rekursion zu verhindern.

• einer Funktion fileinfo_print.

  Die Funktion soll einen Eingabeparameter für einen Zeiger auf eine fileinfo-Struktur haben und keinen Rückgabewert. Sie soll je nach Dateityp eine von drei privaten Hilfsfunktionen print_regular, print_directory oder print_other mit den jeweiligen Werten aus der fileinfo-Struktur aufrufen.

  print_regular soll zwei Eingabeparameter haben, einen für den Dateinamen und einen für die Dateigröße. Die beiden Werte sollen auf die Standardausgabe geschrieben werden. Das Format können Sie der Beispielausgabe in listfiles-out.txt entnehmen. Die Beispielausgabe ist mit dem Aufruf ./listfiles xxx listfiles.c listfiles-example-dir /dev/tty > listfiles-out.txt 2>&1 der Musterlösung erzeugt.

  print_directory soll drei Eingabeparameter haben, einen für den Pfad bis zum auszugebenden Verzeichnis (beim Aufruf in fileinfo_print mit "" belegen), einen für den Dateinamen des auszugebenden Verzeichnisses und einen für die Liste der Unterverzeichnisse in Form eines fileinfo-Zeigers. Zum Ausgabeformat siehe wieder listfiles-out.txt. Rufen Sie für jedes Unterverzeichnis wiederum print_directory auf.

  print_other soll einen Eingabeparameter für den Dateinamen haben. Zum Ausgabeformat siehe auch hier listfiles-out.txt.

• einer Funktion fileinfo_destroy.

  Die Funktion soll einen Eingabeparameter für einen Zeiger auf eine fileinfo-Struktur haben und keinen Rückgabewert. Sie soll den Speicher der übergebenen Struktur und im Falle des Dateityps Verzeichnis auch der Strukturen aller Unterverzeichnisse freigeben.

Test und Qualitätssicherung

Verwenden Sie zum Testen die folgenden Befehle und probieren Sie verschiedene Eingaben, insbesondere auch hallo als einzige Eingabe:

  make
  make cppcheck
  valgrind ./listfiles *

• cppcheck sollte keine Probleme melden.
• valgrind darf keine Fehler melden.

Führen Sie auch den folgenden automatisierten Test aus:

  ./listfiles xxx listfiles.c listfiles-example-dir /dev/tty > out.txt 2>&1
  diff -Z out.txt listfiles-out.txt
  sort out.txt | diff -Z - listfiles-out-sorted.txt

• Zumindest das zweite diff für die sortierten Ausgaben soll keine Unterschiede melden.

Bessern Sie gegebenenfalls nach.

Abgabe

Führen Sie Ihr Programm mit den automatisierten Tests vor.
Zeigen Sie das ausgefüllte Teilnahmeprotokoll.

Hinweis:
Der Compiler gcc darf für Ihr Programm keine Fehler oder Warnungen mehr ausgeben.
Ihr Programm muss außerdem ordentlich formatierte sein. Bessern Sie die Formatierung gegebenenfalls mit astyle nach:
astyle -p -H --style=ansi *.[ch]

Freiwillige Zusatzaufgabe (1 Bonuspunkt)

Erstellen Sie ein C-Programm filesize, das als Kommandozeilenargumente beliebig viele Dateinamen erwartet und für jede der Dateien die Größe in Byte auf die Standardausgabe schreibt.

Bei einem Aufruf ohne Kommandozeilenargumente soll das Programm mit der POSIX-Funktion read byteweise von der Standardeingabe lesen und dabei die Anzahl der Bytes zählen. Andernfalls soll das Programm für die angegebenen Dateien zur Größenbestimmung die POSIX-Funktion stat verwenden. Siehe man 2 read und man 2 stat oder die POSIX-Dokumentation im Internet. Achten Sie auf eine korrekte Fehlerbehandlung mit Ausgabe der zugehörigen Systemmeldung. Damit die Systemmeldung in der auf dem Rechner (bzw. im beim Aufruf verwendeten Terminal) eingestellten Sprache erscheint, müssen Sie am Anfang des Programms folgenden Aufruf einfügen (siehe auch man 3 setlocale):

  setlocale(LC_ALL, "");

Hinweise:
Verwenden Sie das Vorlesungsbeispiel count.c als Vorlage. Ersetzen Sie im Fall der Standardeingabe den C-Bibliotheksaufruf fgetc durch den Aufruf der POSIX-Funktion read und bei Dateien die ganze Lese-/Zähl-Schleife durch den Aufruf der POSIX-Funktion stat. Den C-Bibliotheksaufruf fopen brauchen Sie nicht mehr. Beachten Sie außerdem, dass POSIX für ganzahlige Datentypen in der Regel Aliasnamen verwendet. Ihr Programm muss damit richtig umgehen.