Dagens tema. Nyttige programmer Programmet make. Hvis én fil endres, hvilke filer må da kompileres på nytt?

Transkript

1 Dagens tema Nyttige programmer Programmet make Flyt-tall Representasjon av flyt-tall Standarden IEEE 754 Systemkall i Unix Programmet make Det er mange praktiske problemer forbundet med programmering av et større program: Hvordan holde orden på et stort program når det er mange separatkompilerte filer? Hvis én fil endres, hvilke filer må da kompileres på nytt? Hvordan sikre at alle de riktige opsjonene er med ved hver kompilering? Hvordan unngå at brukeren skriver seg i hjel på lange kommandolinjer? Løsningen er make! Ark av 24 Ark 2 av 24 Programmet make gjør altså følgende: ❶ Først leses filen makefile eller Makefile. Brukeren lager en fil med navn makefile eller Makefile. Den ser slik ut: F 0 : F F 2... F n Tab Kommandolinje Tab Kommandolinje. Dette betyr: ❶ Filen F 0 er «avhengig» av filene F, F 2,..., F n. Det betyr at hvis F 0 er eldre enn noen av disse, må F 0 rekompileres. ❷ Kommandolinjene må da utføres for å rekompilere F 0. Disse linjene må starte med en Tab. ❷ Så bygger make opp en oversikt (nærmere bestemt en graf) over hvilke filer som avhenger av hvilke. Utgangspunktet (roten) for denne grafen oppgis som parameter til make; ellers tas første fil. Denne grafen angir hvilken rekkefølge filene skal sjekkes (og eventuelt rekompileres) i. For C-programmer spiller ikke dette noen rolle, men av og til er dette vesentlig. ❸ Nå kan hver fil sjekkes i riktig rekkefølge. Hvis filen ikke finnes, eller 2 noen av filene den er avhengig av ikke finnes, eller 3 filen er eldre enn noen av de den er avhengig av, blir den rekompilert. Brukeren får beskjed om hvilke kommandoer som utføres. Ark 3 av 24 Ark 4 av 24

2 Et eksempel: incl.h: #define N 00 func.c: #include "incl.h" int N2 (void) return 2*N; prog.c: #include "incl.h" extern int N2(void); int main (void) if (N2() == 2*N) printf("n2 er OK.\n"); else printf("n2 er feil!\n"); Dette fordrer følgende makefile: prog: prog.o func.o Nå kan dette prøves: cc -c func.c $prog N2 er OK. $ touch prog.c $ touch incl.h cc -c func.c $prog N2 er OK. make: prog is up to date $ prog.o: prog.c incl.h func.o: func.c incl.h cc -c func.c Ark 5 av 24 Ark 6 av 24 Det er mulig å definere forkortelser (makroer uten parametre): CC = cc CFLAGS = -O -DATARI_ST -DIFI BIN = func.o prog.o prog: $(BIN) $(CC) $(CFLAGS) $(BIN) -o prog prog.o: prog.c incl.h $(CC) $(CFLAGS) -c prog.c func.o: func.c incl.h $(CC) $(CFLAGS) -c func.c Heltall I 8, 6 eller 32 bit kan vi lagre til dels store tall (med fortegns-bit): Bit Fra......til Dette er imidlertid ikke alltid nok: Ett sekund er perioder av strålingen...cesium 33. Dessuten kan vi trenge tall som ikke er heltall: Tallet π er 3, Ark 7 av 24 Ark 8 av 24

3 Flyt-tall Tall kan imidlertid også skrives på andre måter: , ( 8, De to siste M G E) er såkalte flyt-tall og består av Mantisse («significand») (M). Grunntall («radix») (G). Eksponent (E). Fortegn. Representasjon av mantissen En desimal brøk: 3, har desimaler. En binær brøk:,00000 har binærer. Brøken tolkes slik: , Resultatet er = ,406 Ark 9 av 24 Ark 0 av 24 En normalisert mantisse er en binær brøk med følgende egenskap: M<G For binær representasjon innebærer dette at M<2 Binæren foran binær-kommaet vil altså alltid være (med mindre hele tallet er 0). Eksponenten Eksponenten lagres normalt med et fast tillegg slik at vi alltid får et positivt tall. Grunntallet Grunntallet er nesten alltid 2. Blir ikke lagret. Standarden IEEE 754 for 32-bits flyt-tall S Eksponent Mantisse S er fortegnet; 0 for positivt, for negativt. Grunntallet er 2. Eksponenten er på 8 bit og lagres med fast tillegg 27. Mantissen er normalisert og på 24 bit, men kun de 23 etter binærkommaet lagres. Ark av 24 Ark 2 av 24

4 Hvorledes lagres,0?,0 0 =,0 2 som er normalisert. Eksponent er 0+27=27= 2. Fortegnet er Hvordan lagres 0? Som spesialkonvensjon er 0 representert av kun 0-bit: Hvorledes lagres 2,825? 2,825 0 = 00,0 2 =, Eksponent er 3+27=30= Fortegnet er. Største tall omtrent , (Eksponenten 0 er reservert for tallet 0, eksponenten 255 for NAN, «not a number».) Minste positive tall omtrent 2 27, Nøyaktighet Mantissen er på 24 bit, og 2 24, Dette gir 7 desimale sifre Ark 3 av 24 Ark 4 av 24 Standarden IEEE 754 for 64-bits flyt-tall S Eksponent Mantisse Endringer: Eksponenten er økt fra 8 til bit. Lagres med fast tillegg 023. Mantissen er økt fra 24 til 53 bit. Øverste bit lagres stadig ikke. Største tall Det største tallet som kan lagres, finner vi utfra formelen 2 (2 2) = , Hvordan regne med flyt-tall? Det er to muligheter: De fleste prosessorer i dag har egne operasjoner for flyt-tall. LC-2 har ikke det. Man kan skrive rutiner. Minste positive tall = , Nøyaktighet Mantissen er på 53 bit, og , Dette gir nesten 6 desimale sifre. Ark 5 av 24 Ark 6 av 24

5 Kommunikasjon med operativsystemet Et enkelt systemkall Alle prosesser (som er programmer som kjøres) har en PID («Process Identification Number»). Kildekoden til programmet pid ligger på filen pid.c: int main(void) printf("prosessen har PID=%d\n", (int)getpid()); return 0; I Unix er ikke kommandotolkeren («shellet») en del av operativsystemet men et frittstående program. Det kommuniserer med OSet via et fastsatt grensesnitt av systemkall som er C-funksjoner i OS.kjernen. Unix-grensesnittet kalles POSIX. $pid Prosessen har PID=20796 $pid Prosessen har PID=20797 $ Ark 7 av 24 Ark 8 av 24 Hvordan opprette en ny prosess? Den absolutt eneste måten å opprette nye prosesser på i Unix er å benytte systemkallet fork. Fork gjør følgende: ❶ En ny prosess opprettes. ❷ Den nye prosessen er en nøyaktig og fullstendig kopi av den opprinnelige prosessen. Det eneste som er forskjellig, er at de har forskjellig PID. ❸ Begge prosessene fortsetter eksekveringen etter fork-kallet. Eksempel Filen fork.c inneholder koden til programmet fork: int main(void) printf("prosessen har PID=%d\n", (int)getpid()); fork(); printf("nå er PID=%d\n", (int)getpid()); return 0; $fork Prosessen har PID=20803 Nå er PID=20804 Nå er PID=20803 Ark 9 av 24 Ark 20 av 24

6 Foreldre og barn Den prosessen som opprinnelig utførte fork-kallet, kalles foreldreprosessen, og de som opprettes, kalles barneprosesser. For å kunne skille de to prosessene, benyttes følgende løsning for returverdien fra fork: Barneprosessen får 0. Foreldreprosessen får barnets PID. Eksempel Filen fork2.c demonstrerer returverdien fra fork: int main(void) pid_t pid; pid = fork(); if (pid == 0) printf("dette er barnet\n"); else printf("barnet har PID=%d\n", (int)pid); return 0; $fork2 Dette er barnet Barnet har PID=208 Ark 2 av 24 Ark 22 av 24 Det finnes en sikker variant som heter safefork.c og ligger på kursets hjemmeside. #include <stdlib.h> #include <sys/errno.h> extern int errno; #define MAX_PROCESSES 6 fork og safefork Systemkallet fork er et farlig systemkall. Koden while () fork(); vil lamme ethvert Unix-system. static int n_processes(void) return system("exit /local/bin/ps /local/bin/wc -l ")/256; pid_t safefork(void) static int n_initial = -; if (n_initial == -) /* Første gang funksjonen kalles: */ n_initial = n_processes(); else if (n_processes() >= n_initial+max_processes) sleep(2); errno = EAGAIN; return (pid_t)-; return fork(); (Funksjonen finnes i flere utgaver tilpasset ulike operativsystem.) Ark 23 av 24 Ark 24 av 24