Übungspaket 17 Der gcc Compiler

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1 Übungspaket 17 Der gcc Compiler Übungsziele: Skript: 1. Sicherer Umgang mit gemischten Ausdrücken 2. Herleiten der unterschiedlichen Datentypen in gemischten Ausdrücken 3. Kenntnis über die implizite Durchführung von Typanpassungen Kapitel: 38, 39 und 40 Semester: Wintersemester 2017/18 Betreuer: Kevin, Theo, Thomas und Ralf Synopsis: Eines haben wir alle bis jetzt sicherlich gelernt, durch Eintippen von gcc quelltext.c wird ein C-Programm in Maschinencode übersetzt und damit lauffähig gemacht. Doch wenn etwas schiefgeht, fangen die Probleme an. Der Compiler selbst ist wie die meisten Programmierwerkzeuge ein recht komplexes Programm. Daher fällt es vielen Programmieranfängern sehr schwer, den Überblick über die einzelnen Teile des Compilers zu behalten und die aufgetretenen Fehlerursachen zu lokalisieren. Um hier Abhilfe zu schaffen, schauen wir uns in diesem Übungspaket den Compiler gcc und seine Komponenten ein wenig genauer an.

2 Teil I: Stoffwiederholung Aufgabe 1: Grobaufbau des gcc Compilers Durch den Aufruf gcc datei.c werden eigentlich vier größere Programme nacheinander aufgerufen. Benenne diese vier Programme und erläutere kurz, was ihre Aufgaben sind. 1. Programm: Funktion: 2. Programm: Funktion: 3. Programm: Funktion: 4. Programm: Funktion: 17-1 Wintersemester 2017/18, Einführung in die Praktische Informatik

3 Aufgabe 2: Die Syntax der Präprozessor-Direktiven Erkläre kurz in eigenen Worten die Syntax der C-Präprozessor-Direktiven: Aufgabe 3: Die Präprozessor-Direktiven Erkläre jede Präprozessor-Direktive anhand je eines oder zweier Beispiele: 1. #include 2. #define 3. #ifdef... #else...#endif Einführung in die Praktische Informatik, Wintersemester 2017/

4 Teil II: Quiz Aufgabe 1: Die Definition von Namen Gegeben sei folgendes Programmstück: 1 # define Tag Montag /* mein Arbeitstag */ 2 # define WOCHE 34 /* meine Urlaubswoche */ 3 4 # define Telefon # define FAX /* 0049 */ # define Ferien 8 9 # define MSG " heute geht es mir sehr gut " # define NAME1 ein name 12 # define NAME2 NAME # define ZWEI_ZEILEN ZEILE -1 /* das ist die erste Zeile 15 # define ZWEITE_ZEILE hier ist Zeile 2 */ # define ENDE " jetzt ist schluss " Finde heraus, welche Namen in obigem Programmstück definiert werden und welche Werte diese haben. Trage die definierten Namen nebst ihrer Werte in folgende Tabelle ein. Zeile Name Wert Wintersemester 2017/18, Einführung in die Praktische Informatik

5 Aufgabe 2: Definition von Makros Gegeben sei folgendes Programmstück: 1 // macro implemention of the formula : 2* x + 3* y 2 3 # define Formula_1 ( x, y ) 2 * x + 3 * y 4 # define Formula_2 ( x, y ) 2 * (x) + 3 * (y) 5 6 i = Formula_1 ( 1, 2 ); j = Formula_2 ( 1, 2 ); 7 i = Formula_1 ( 4, 2 ); j = Formula_2 ( 4, 2 ); 8 i = Formula_1 ( 1+2, 2+3 ); j = Formula_2 ( 1+2, 2+3 ); 9 i = Formula_1 ( 2+1, 3+2 ); j = Formula_2 ( 2+1, 3+2 ); Notiert in der folgenden Tabelle die Werte der Parameter x und y, das erwartete Ergebnis res = 2 * x + 3 * y, sowie die Resultate, die in den Variablen i und j abgelegt werden: Zeile x y res i j Zeile x y res i j Wie werden die Makros vom Präprozessor expandiert (ersetzt)? Überprüft eure Annahme durch Aufruf des Präprozessors. Nehmen wir an, ihr habt die paar Zeilen abgetippt und in der Datei quiz.c gespeichert. Dann einfach cpp quiz.c oder alternativ gcc -E quiz.c aufrufen; die Ergebnisse erscheinen dann direkt auf dem Bildschirm. Überprüft nochmals eure Ergebnisse, wie ihr sie in obiger Tabelle eingetragen habt. Erklärt, sofern sich Unterschiede auftun, was hierfür die Ursachen sind. Welche Schlussfolgerungen zieht ihr daraus für die Definition von Makros? Einführung in die Praktische Informatik, Wintersemester 2017/

6 Aufgabe 3: Einbinden von (Header-) Dateien Gegeben sei folgendes Programmstück: 1 # include <stdio.h> 2 # include <math.h> 3 4 # define C_TYPES <ctype.h> 5 # include C_TYPES 6 7 //# include < signal.h> Welche Dateien werden dadurch vom Präprozessor eingebunden? Aufgabe 4: Bedingtes Übersetzen Gegeben sei folgendes Programmstück: 1 # define A # ifdef A 4 # define N # ifdef B 6 # define N2 2 7 # else 8 # define N2 4 9 # endif 10 # else 11 # define N # define N # endif int i = N1 * N2; Welche Labels werden mit welchen Werten definiert, welchen Wert erhält die Variable i? Zeile Label Wert Zeile Label Wert Wintersemester 2017/18, Einführung in die Praktische Informatik

7 Teil III: Fehlersuche Aufgabe 1: Praktische Fehlersuche Das folgende Programm soll den Text Fehler beheben drei Mal ausgeben, jeweils eine Ausgabe pro Zeile. Diesmal war unser Starprogrammierer Dr. Bit-Byte zugange. Aber auch ihm sind einige Fehler unterlaufen. Finde und korrigiere diese. Zeige anschließend mittels einer Handsimulation, dass dein Programm korrekt arbeitet. 1 # define ANZAHL 3; 2 # define LOOP_CONDITION ( fehler >= 0) 3 # define MSG " Fehler " eheben " 4 5 int main ( int argc, char ** argv ); 6 { 7 int fehler = ANZAHL ; 8 do 9 printf ( MSG ); fehler = - 1; 10 while ( LOOP_CONDITION ); 11 return 0; 12 } Einführung in die Praktische Informatik, Wintersemester 2017/

8 Teil IV: Anwendungen Aufgabe 1: Fehler Finden und Eliminieren Es ist ganz normal, dass man beim Entwickeln und Eintippen eines Programms viele Tippfehler macht. Da der Compiler ein recht pingeliger Zeitgenosse ist, findet er viele dieser Tippfehler und gibt entsprechende Fehlermeldungen und Hinweise aus. Die Kunst besteht nun darin, dieser Ausgaben richtig zu deuten und die wirklichen Fehlerursachen zu finden. Um dies ein wenig zu üben, greifen wir nochmals das fehlerhafte Programm aus dem vorherigen Abschnitt (vorherige Seite) auf, wobei wir davon ausgehen, dass ihr sowieso alle Fehler gefunden habt. Arbeite nun wie folgt: Arbeitsanleitung: 1. Tippe das fehlerhafte Programm ab und speichere es in einer Datei deiner Wahl. 2. Übersetze das fehlerhafte Programm mittels gcc. 3. Fahre mit Arbeitsschritt 6 fort, falls der Compiler keine Fehlermeldung oder Warnung ausgegeben hat. 4. Lese die erste(n) Fehlermeldung(en) aufmerksam durch und korrigiere einen Fehler. 5. Gehe zurück zu Arbeitsschritt Starte das Programm und überprüfe, ob es korrekt arbeitet. 7. Sollte das Programm korrekt arbeiten gehe zu Schritt Korrigiere einen inhaltlichen Fehler (Semantikfehler). 9. Gehe zurück zu Arbeitsschritt Fertig! Hinweis: Diese Herangehensweise empfiehlt sich auch in Zukunft :-)! 17-7 Wintersemester 2017/18, Einführung in die Praktische Informatik

9 Aufgabe 2: Eigene Makro-Definitionen Definiere je ein Makro für die folgenden drei Formeln : f(x) = 3x 2 + x/2 1 g(x, y) = x 2 3xy + y 2 h(x, y, z) = 2x 3 3y 2 + 2z Zu welchen Ergebnissen führen die folgenden drei Aufrufe (Einsetzen)? Aufruf Resultat Mathematik Resultat C-Programm f(1 + z) g(x, A + 1) h(a, b, a + b) Überprüft eure Makro-Definitionen durch Eintippen eines kleinen Programmstücks und Aufruf des Präprozessors (entweder mittels cpp <datei>.c oder gcc -E <datei>.c). Einführung in die Praktische Informatik, Wintersemester 2017/