Systemprogrammierung - AIN/2
Wintersemester 2024/2025

Übungsaufgabe 5: C++ Klassen, Iteratoren, Übersetzungseinheiten

Abgabe bis 9.1.2025

Vorbereitung

Legen Sie ein Arbeitsverzeichnis für Aufgabe 5 an und speichern Sie darin das Archiv ⤵ aufgabe5.tar.gz. Entpacken sie das Archiv mit dem folgenden Kommando:

  tar xzf aufgabe5.tar.gz

Programmierung

Das vorgegebene Programm notenspiegel.cpp erstellt einen Notenspiegel. Ergänzen Sie die fehlenden Übersetzungseinheiten wie folgt:

Erstellen Sie eine Übersetzungseinheit benotung, die eine gleichnamige Wertklasse mit den folgenden Komponenten enthält:

• eine private Membervariable note vom Typ int
• einen öffentlichen expliziten Konstruktor benotung(int) zum Initialisieren der Membervariablen
  Werfen Sie bei unzulässiger Note eine Ausnahme vom Typ std::invalid_argument mit "unzulaessige Note " und der falschen Note als Fehlertext (zulässig sind die Noten 10, 13, 17, 20, 23, 27, 30, 33, 37, 40, 50)
• zwei öffentliche konstante statische Membervariablen beste und schlechteste vom Typ benotung mit der besten bzw. schlechtesten Note
• eine öffentliche Memberfunktion int int_value(), die die im Objekt gekapselte Note liefert
• eine öffentliche Memberfunktion bool ist_bestanden(), die true liefert, wenn der Wert der gekapselten Note kleiner oder gleich 40 ist, sonst false
• eine befreundete Funktion bool operator==(benotung, benotung), die true liefert, wenn beide Objekte die gleiche Noten kapseln, sonst false
• welche Memberfunktionen erzeugt der Compiler zusätzlich implizit in benotung? Implementiert er die in diesem Fall korrekt?

Erstellen Sie eine Übersetzungseinheit fachnote, die eine gleichnamige Entitätenklasse mit den folgenden Komponenten enthält:

• zwei öffentliche konstante Membervariablen fach vom Typ std::string und note vom Typ benotung zum Speichern eines Fachnamens mit Note
• einen öffentlichen Konstruktor fachnote(const std::string&, const benotung&) zum Initialisieren der Membervariablen
  Der Fachname darf nicht die Länge 0 haben. Werfen Sie eine Ausnahme vom Typ std::invalid_argument, wenn diese Konsistenzregel verletzt ist.
• überlegen Sie, welche impliziten Memberfunktionen Sie mit = delete unterdrücken müssen

Erstellen Sie eine Übersetzungseinheit fachnoten_liste, die eine gleichnamige Entitätenklasse enthält. Verwenden Sie das Vorlesungsbeispiel intlist aus Teil 6 als Vorlage und sehen Sie die folgenden Änderungen vor:

• die Liste soll fachnote* statt int speichern.
• statt eines Standardkonstruktors soll es einen expliziten Konstruktor mit einem Parameter geben. Leiten Sie den Typ aus dem Aufruf in notenspiegel.cpp ab. Speichern Sie die übergebene Funktionsadresse in einer zusätzlichen privaten Membervariablen.
• der Destruktor der Listenklasse ruft pro Listenelement die in der zusätzlichen Membervariablen gespeicherte Funktion auf, um den Speicher des jeweils referenzierten fachnote-Objekts freizugeben.

Test und Qualitätssicherung

Verwenden Sie zum Testen die gewohnten Befehle:

  make
  make cppcheck
  ./notenspiegel
  valgrind ./notenspiegel

Führen Sie auch die folgenden automatisierten Tests aus:

  valgrind ./notenspiegel < notenspiegel-in.txt
  ./notenspiegel < notenspiegel-in.txt > out.txt
  diff -Z notenspiegel-out.txt out.txt

• valgrind darf keine Fehler und diff keine Unterschiede melden.
• cppcheck sollte möglichst keine Probleme melden.

Bessern Sie gegebenenfalls nach.

Abgabe

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

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

Freiwillige Zusatzaufgaben (je 1 Bonuspunkt)

• Bachelorarbeiten werden an der HTWG von zwei Prüfern bewertet. Aus den Bewertungen der beiden Prüfer wird der Mittelwert gebildet. Ergänzen Sie passend dazu in Ihrer Wertklasse benotung einen weiteren Konstruktor benotung(int, int), der das Objekt mit dem Mittelwert der beiden übergebenen Einzelnoten initialisiert. Werfen Sie bei unzulässigen Einzelnoten analog zum anderen Konstruktor eine Ausnahme vom Typ std::invalid_argument. Erweitern Sie notenspiegel.cpp um die Möglichkeit, bei einem Fach wahlweise eine oder zwei Noten eingeben zu können.
• Sorgen Sie dafür, dass die verkettete Liste der Fachnoten immer nach Noten sortiert ist, mit der besten Note am Listenanfang. Fügen Sie dazu in fachnoten_liste::insert(fachnote*) neue Noten nicht am Anfang der Liste ein, sondern suchen Sie mit einer Schleife die richtige Einfügestelle. Als Voraussetzung brauchen Sie für die Wertklasse benotung eine Ordnungsrelation in Form eines befreundeten operator<.
• Deklarieren Sie den Konstruktor der Klasse fachnote als private und ergänzen Sie eine Fabrikfunktion new_instance, die einen Zeiger vom Typ std::unique_ptr<fachnote> liefert (siehe das Vorlesungsbeispiel termin in Teil 6). Verwenden Sie dann in notenspiegel.cpp statt der eigenen fachnoten_liste eine Liste std::forward_list<std::shared_ptr<fachnote>>. Die Entsprechung zur Memberfunktion insert heißt dort push_front. Die Funktion delete_fachnote in notenspiegel.cpp können Sie nun weglassen, weil die Destruktoren von std::forward_list und std::shared_ptr den Speicher von Liste und Listenelementen automatisch freigeben. Prüfen Sie das mit valgrind nach.