Útmutató a 2. laborhoz

Laborfeladatok: megoldásokkal

A laborfoglalkozás végén ne felejtse el feltölteni megoldásait a Jporta rendszerbe, hogy megkapja a labor elvégzéséért járó pontot! A feladatok feltöltésére a laborgyakorlatot követő szombat 06:00-ig van lehetősége.

Az első 4 feladat megoldására tervezett idő max. 15 perc!

A Git tárolók webes felületén keresztül zip, tar, stb. formátumban is letölthető egy projekt. A Gitlab rendszer webes felületén a projekt nyitó lapján található download gombbal választhatjuk ezt ki.

Kérje le a 2. laborhoz előkészített projektet a tantárgy Git tárolójából https://git.ik.bme.hu/Prog2/labor_peldak/lab_02! A második labor anyaga több katalógusba van szervezve. Fájlkezelővel ellenőrizze, hogy mi töltődött le! Sikeres letöltés esetén 3 db fáljt (README.md, const_h.cpp, ref_h-cpp) és 2 db katalógust (string1, string2_cpp) kell látnia.
Indítson egy C++ fejlesztőkörnyezetet (CodeBloks, Visual Studio, ...) és nyissa meg vele a const_h.cpp fájlt (húzza bele az egérrel)! A program lefordítása nélkül keresse meg, hogy mely sorok hibásak és miért!
Most fordítsa le, és magyarázza meg a kapott hibajelzéseket!
Ugyanez a feladat a ref_h.cpp-vel is! Először gép nélkül, majd a fordítóprogram segítségével keresse meg a hibákat! A laborvezetővel beszélje meg, hogy miért nem lehet lokális változó címét, vagy referenciáját függvényértékként visszaadni!

Dinamikus sztring

A továbbiakban sztring dinamikus tárolásához alkalmas adatstruktúrát és azon műveleteket végző függvényeket készítünk C, majd C++ nyelven.

A feladat megoldása nagyon hasonló az előző félév (C) egyik előadásán (8. ea.) bemutatott dinamikus tömb példájához. Itt azonban nullával lezárt karaktersorozatot (sztringet) tárolunk dinamikus területen. A terület kezdőcímét és a sztring hosszát pedig egy struktúrában. A kialakított adatstruktúra C nyelven a következő:

typedef struct String {
    char *pData;        /// pointer nullával lezárt karaktersorozatra
    unsigned int len;   /// hossz lezáró nulla nélkül
} String;

A gyorsabb haladás érdekében a C nyelvű programot előre elkészítettük, bár hagytuk benne két hibát. Ezt Önnek kell megtalálnia, majd a hibamentes kódot átalakítani úgy, hogy az kihasználja a C++ nyelv eddig megismert (nem OO) lehetőségeit.
A String adatstruktúrán műveleteket végző függvények nevébe belekódoltuk a művelet nevét, valamint azt, hogy String típusú adaton végzi a műveletet. Minden függvénynek első paramétere egy String típusú pointer, ami cél operandusa vagy forrás operandusa az adott műveletnek.

Ha projektfájlra kattintva nem indul a CodeBloks, indítsa azt el, majd húzza rá a megnyíló ablak fejlécére a projektfájlt!

A string1 katalógusban található string1.c és string1.h fájlok a feladat C nyelvű megvalósítását tartalmazzák. Nyissa meg a projektet! Ha nem tudja az előkészített projektet megnyitni, úgy hozzon létre egy üres C projektet (konzol alkalmazás), és adja hozzá a string1 katalógusban levő *.c és *.h fájlokat!
Tanulmányozza a string1_main.c, string1.h és a string1.c fájlokat! A memtrace.* fájlokkal most ne foglalkozzon! Értse meg a programot! Figyelmesen olvassa el a megjegyzéseket is!
A CodeBloks alapértelmezett színsémája szürkén jeleníti meg az egyszerű kommenteket. Ezt célszerű átállítani a Settings->Editor->Syntax highlighting panelen:
A dinamikus memóriakezeléssel kapcsolatos hibák felfedezése alapfontosságú. Különösen fontosnak tarjuk, hogy egy kész programban ne legyen memóriafogyás. Hibák felfedezésére C/C++ programokban számos módszert használhatunk. Így pl:
- Használhatjuk fejlesztő környezet nyújtotta eszközöket (google sanitizers, clang-tidy, VS beépített ellenőrzője, stb.)
- Használhatunk külső eszközöket (Valgrind, duma, ...)
- Használhatunk az előző félévben látott (debugmalloc) megoldásához hasonló preprocesszoros módszert. Ennek lényege, hogy a preprocesszor segítségével a forrásprogramban levő összes dinamikus memóriakezelő (malloc, free, new, delete) függvényhívást lecseréljük. Ehhez minden forrásfájlban a standard include állományok include-ja után include-olni kell a memtrace.h állományt és a programhoz hozzá kell fordítani/szerkeszteni a memtrace.c (C++ esetén memtrace.cpp) állományt.
Az előkészített feladat a "memtrace" megoldást tartalmazza. Azért, hogy könnyen kikapcsolható legyen az ellenőrzés (a letesztelt, hibamentes programban már nincs rá szükség), a működést a MEMTRACE makró vezérli. Bekapcsoláskor ezt a makrót minden fájlban definiálni kell (még a memtrace.c-ben is), ezért célszerű ezt a fordító parancssorából, vagy a fejlesztő környezetből vezérelni.
- Visual C++ esetében a Project->Properties->Preprocessor ablakban állíthatjuk be a megfelelő értéket:
- CodeBloks-ban Project->Properties->Build targets->Build options->#defines ablakban definiálhatunk makrókat:
  
  A letöltött projektfájlokban a MEMTRACE makrót előre definiáltuk.
- UNIX/Linux parancssoros környezetben a C fordító -D kapcsolójával definiálható a megfelelő makró. A letölthető Makefile-t úgy alakítottuk ki, hogy pl: a make CMD=-DMEMTRACE paranccsal memtrace változat állítható elő.
Fordítsa le és futtassa a programot! Figyelje meg a createStringFromChar() függvényben elhelyezett durva hiba hatását!
A memtrace a hibás memóriaterület környezetéről memória dump-ot készít, mely formájában hasonlít a hexdump -C program kimenetéhez.
Ha nem jelentkezik ez a hiba, akkor nem kapcsolta be a MEMTRACE makróval az ellenőrzést!
Törölje a createStringFromChar() függvényből a hibát okozó sort, és fordítsa le újból a programot, futtasson! Ellenőrizze, hogy a kapott eredmények (kiírások) jók-e! A helyes (elvárt) eredményt megjegyzésként megtalálja a forráskódban.
Sajnos van még egy hiba: A futás során memóriaszivárgást kell észlelnie! A szivárgás tényét a program a standard kimenetén jelzi:

A hibát az addChar2String függvény okozza! Javítsa ki a függvényt! (A hiba megtalálásában segít, hogy a függvényben csak egyetlen üres sor van. Onnan hiányzik valami!)

???
Hiányzik a temp változó által foglalt memóriaterület felszabadítása. Azaz az üres sorba egy disposeString(&temp); utasítást kell írni.
Ha hibátlan a C változat, alakítsa át a programot úgy, hogy használja a C++ eddig tanult lehetőségeit (függvények túlterhelése, referencia, konstans, iostream, new, delete)! Az átalakítást a következő lépésekkel végezze el:
- Lépjen át a string2_cpp katalógusba, ahol előkészítettünk egy C++ projektet. Használja az előkészített projektet, vagy hozzon létre egy új C++ projektet, adja hozzá a string2_cpp katalógusban levő *.c és *.h fájlokat!
- Tanulmányozza a katalógusban található állományokat!
  - A string2.h a C verzió string1.h fájljához hasonló szerkezetben és sorrendben deklarálja a String adatstruktúrát és struktúrán műveletet végző függvényeket. Vegye észre, hogy a createStringFromChar és a createStringFromCstr függvényekből createString lett! Vegye észre továbbá, hogy a pointerek helyett referenciával adjuk át a String típusú paramétereket.
  - A memtrace* és a gtest_lite.h fájlok a teszteléshez kellenek. Ezekben most nem kell elmerülnie, változtatni sem kell bennük semmit.
  - A string2_main.cpp fájt sem kell változtatnia. Ez az állomány a string1_main.c megfelelője, ami a funkciók kipróbálását segíti. Ebben a gtest_lite EXPECT_... makrók segítségével egyszerű teszteseteket alakítottunk ki. Az első teszteset pl. az üres sztring létrejöttét ellenőrzi:
```
TEST(String1, Inic) {                // teszteset kezdete, neve és funkciója
  String a; createString(a);
  EXPECT_EQ(0u, StringLen(a));       /// 0 hosszúságúnak kell lennie
  EXPECT_EQ((char const*)(NULL), StringC_str(a));   /// null pointert várunk
} END
```
    A TEST makró a teszteset kezdetét az END pedig a végét jelöli. A makrók között létrejövő blokkok (csukó/nyitó kapcsos zárójelek) a névütközések elkerülését segítik. Így ugyanazokat az azonosítókat több tesztesetben is lehet használni. Az elvárt működés ellenőrzését összehasonlító makrók támogatják (EXPECT_EQ, EXPECT_TRUE, EXPECT_DOUBLE_EQ, stb.). Ezek működését és használatát nem kell most megértenie.
  - A string2.cpp fájl a string1.c megfelelője, azaz a műveleteket végző függvények megvalósítási helye. Ebben az állományban elkezdtük megvalósítani az egyes függvényeket C++ nyelven.
- Valósítsa meg a string2.cpp fájlban a hiányzó függvényeket C++ nyelven! Összesen 5 függvényt kell megvalósítania, amit sokban segít az előző feladatrészben elkészített C nyelvű változat (string1.c).
  - Az elkészítendő függvények prototípusát a string2.cpp fájl végére másoltuk, így azokat csak meg kell valósítania.
  - A string2.h fájlban definiált ELKESZULT makró értékét annak megfelelően állítsa 0,1,2,3,4 vagy 5 értékűre, hogy hol tart a feladat megoldásában! Ha folyamatosan halad, akkor a kód mindig fordítható és tesztelhető lesz.
  ???
```
void createString(String& s0, const char *p) {
    // Meghatározzuk a hosszát
    s0.len = strlen(p);
    // Helyet foglalunk
    s0.pData = new char[s0.len+1];
    // Bemásoljuk a stringet, ami le van zárva 0-val így használható az strcpy is
    strcpy(s0.pData, p);
}

void createString(String& s0, const String& s1) {
    // Meghatározzuk a hosszát
    s0.len = s1.len;
    // Helyet foglalunk
    s0.pData = new char[s0.len+1];
    // Bemásoljuk a stringet, ami le van zárva 0-val így használható az strcpy is
    strcpy(s0.pData, s1.pData);
}

char charAtString(const String& s0, unsigned int idx) {
    if (idx >= s0.len) throw "index hiba";
    return s0.pData[idx];
}

 String addString(const String& s0, const String& s1) {
    String res;		// ide kerül az eredmény
    // Meghatározza az új string hosszát
    res.len = s0.len + s1.len;
    // Helyet foglalunk
    res.pData = new char[res.len+1];
    // Az elejére bemásolja az első stringet
    strcpy(res.pData, s0.pData);
    // Bemásolja a második stringet.
    strcat(res.pData, s1.pData);
    return res;		// visszatér az eredménnyel
}

String addString(const String& s0, char ch) {
    String res, temp;
    createString(temp, ch);    /// char-ból string
    res = addString(s0, temp);
    disposeString(temp);
    return res;
}
```
- A töltse fel az elkészített string2.cpp és string2.h fájlokat a Jporta rendszerbe (String2, önellenőrző feladat)!
Szorgalmi feladat:
- Készítsen insertert ( ostream& operator<<(ostream&, const String&) ) sztringek kiírásához.

Jó munkát!

Utolsó frissítés: 2024-11-29 11.48

Keresés űrlap

Útmutató a 2. laborhoz

Laborfeladatok: megoldásokkal

Dinamikus sztring

Főmenü