Systemprogrammierung - AIN/2
Wintersemester 2024/2025

Einstieg in die Übungen

Als Voraussetzung für den Einstieg in die Übungen sollten Sie sich eine Linux-Arbeitsumgebung eingerichtet haben. Gehen Sie dann für den Einstieg wie folgt vor:

1. Legen Sie ein Arbeitsverzeichnis sypr-uebungen an und speichern Sie die folgenden Dateien darin:
   ⤵ Teilnahmeprotokoll.pdf  (zum Ausfüllen auf einem Tablet oder in einem Browser-Plugin)
   ⤵ Teilnahmeprotokoll.html  (zum Ausfüllen in einem Browser)
   ⤵ Lesezeichen.html  (wichtige Webseiten mit Hilfeinformation)
2. Legen Sie im Arbeitsverzeichnis sypr-uebungen ein Unterverzeichnis Einstieg an. Erstellen Sie im Unterverzeichnis eine Datei einstieg.c mit folgendem Inhalt:
   Tippen Sie den Programmtext ab. Beim einfachen Kopieren mit der Maus lernen Sie keine C-Syntax!
   

   /*
    * einstieg.c
    *
    * Das erste C-Programm gibt einen Text aus.
    * 
    * Autor: ...
    * Erstellt am: ...
    */
   
   #include <stdio.h>
   
   int main(void)
   {
       printf("Anzahl bisher geschriebener C-Programme eingeben: ");
       int anzahl;
       scanf("%d", &anzahl);
   
       printf("Vorname eingeben: ");
       char vorname[8];
       scanf("%s", vorname);
   
       printf("%ss %d. C-Programm funktioniert!\n", vorname, anzahl + 1);
   
       return 0;
   }
   

3. Vergleichen Sie das gerade geschriebene C-Programm mit Ihrem entsprechenden Java-Programm aus dem ersten Semester.
   Was ist (fast) gleich und was ist anders?
4. Übersetzen und binden Sie Ihr Programm im Terminal mit den Befehlen:
   Diese und alle weiteren Befehle abtippen, nicht mit der Maus kopieren, wenn Sie etwas lernen wollen!
   

     gcc -g -fno-stack-protector -c einstieg.c
     gcc einstieg.o -o einstieg
   

   Bessern Sie nach, falls Fehlermeldungen kommen.
5. Versuchen Sie Ihr Programm zu starten:

     einstieg

   Der Kommandozeileninterpreter (die Unix-Shell) findet Ihr ausführbares Programm nicht. Wenn Sie beim Start eines Programms kein Verzeichnis angeben, sucht die Shell das Programm nur in den Verzeichnissen, die in der Umgebungsvariablen PATH aufgezählt sind. Die Umgebungsvariable PATH können Sie sich mit dem folgendem Kommando ansehen:

     echo $PATH

   Das aktuelle Arbeitsverzeichnis wird bei Linux mit einem Punkt angegeben und kann wie folgt in den Suchpfad aufgenommen werden:

     export PATH=$PATH:.

   Anschließend wird das Programm gefunden:

     einstieg

6. Lassen Sie Ihr Programm unter Umgehung des Suchpfads laufen mit dem Befehl:

     ./einstieg

   Das Programm fordert Sie auf, die Anzahl Ihrer bisher geschriebenen C-Programme sowie Ihren Vornamen einzugeben, und gibt anschließend einen Text aus.

   Experimentieren Sie mit unterschiedlichen Eingaben:

   • Vornamen verschiedener Länge, insbesondere sehr lange Vornamen,
     z.B. Friedrich-Wilhelm-August-Heinrich.
   • bei der Anzahl bisher geschriebener Programme auch mal bewusst Falscheingaben,
     z.B. hallo statt einer Zahl, eine viel zu große Zahl oder Eingabeende Strg-D.

   Funktioniert das Programm immer richtig?
   Was liefert scanf als Rückgabewert? Recherchieren Sie!
   Wie könnte man das Verhalten bei Falscheingaben verbessern?

   Informationen zu Bibliotheksfunktionen wie scanf können Sie recherchieren, indem Sie in der Konsole  man 3 scanf  aufrufen.
   Der Kommandoname man steht für Manual (engl. Handbuch) und die 3 für das Kapitel 3, in dem die C-Standardbibliothek beschrieben ist, zu der die Funktion scanf gehört.
   Das Handbuch finden Sie auch im Internet unter https://man7.org/linux/man-pages/index.html. Alternativ können Sei die Webseite https://en.cppreference.com/w/c oder notfalls Google für die Recherche verwenden.

7. Ändern Sie die Defintion der Variablen vorname wie folgt:

   char *vorname = (char*) malloc(8);
   

   Der Speicher für den Vornamen wird nun auf dem Heap statt auf dem Stack reserviert.
   Vor dem Übersetzen müssen Sie noch eine weitere #include-Anweisung und eine free-Anweisung ergänzen:

   ...
   
   #include <stdio.h>
   #include <stdlib.h>
   
   int main(void)
   {
       ...
   
       free(vorname);
       return 0;
   }
   

   Übersetzen Sie das geänderte Programm und experimentieren Sie wieder mit unterschiedlich langen Vornamen.

8. Führen Sie das geänderte Programm mit dem Speicherdebugger valgrind aus:

     valgrind ./einstieg

   Experimentieren Sie wie zu Beginn mit unterschiedlichen Eingaben.
   Wie lang darf der Vorname werden, ohne dass eine Fehlermeldung kommt?
   Welche Falscheingaben führen zu Fehlermeldungen?

   Entfernen Sie die free-Anweisung aus dem Progamm, und testen Sie, was valgrind von dieser Änderung hält.