Přednášky

Příklad na přednášce demonstrující použití kompilace s debug, např. clang -g a valgrind pro rychlé nalezení problémového místa nám pomohl ukázat na zápis mimo přidělenou paměť na řádku 13, tj. sieve[i*j] = 0;

 10 for (int i = 2; i < 1000000; ++i) {
 11       if (sieve[i]) {
 12          for (int j = i; i*j < 1000000; ++j) {
 13             sieve[i*j] = 0;
 14          }
 15       }
 16    }

Přestože řádek vypadá relativně neškodně, je nutné uvažovat jakou hodnotu bude mít výraz i*j pokud jsou obě proměnné typu int. Zcela jistě se totiž hodnota výrazu, např. 47000 * 47000, do rozsahu typu int reprezentovaného 32-bity nevejde. Možných řešení je více, jedno z nich může být využít automatické typové konverze na větší z typů, např.

 10 for (int i = 2; i < 1000000; ++i) {
 11       if (sieve[i]) {
 12          for (long j = i; i*j < 1000000; ++j) {
 13             sieve[i*j] = 0;
 14          }
 15       }
 16    }

Rozdíl je na řádku 12 v použití typu long pro řídicí proměnnou j. V tomto případě je hodnota výrazu i*j typu long a problém je vyřešen.

Každopádně mnohonásobné použití magické konstanty 1000000 lze vhodně nahradit např.

#define SIEVE_SIZE 1000000

Q: Co udělá realloc() při zmenšení velikost nebo nastavení velikosti na 0?

Zmenší alokované místo a v případě 0, např. realloc(ptr, 0); uvolní paměť a odpovídá tak volání free(ptr);.

Dotazy z přednášky

Q: Je nutné nebo vhodné explicitně typovat ukazatel návratové hodnoty z volání funkce malloc()?

Vyloženě nutné to v současných verzích Cčka není, přestože pro některé kompilátory (zvláště pak před standarem) to nutné bylo. V současné době je typ void* chápan jako generický ukazatel, jehož přetypování na konktrétní typ ukazatel na proměnné příslušné typu je zřejmé dle typu proměnné a není tak nutné explicitní přetypování uvádět. Jestli je vhodné explicitně přetypovat, tak na to se názory různí. Například v knize S.G.Kochan: Programming in C (3rd Edition), Sams Publishing, 2005 je uváděn malloc vždy s explicitním přetypováním:

int *a = (int*)malloc(10 * sizeof(int));

Naproti tomu v knize K.N. King: C Programming A Modern Approach, Second Edition. W. W. Norton & Company, Inc., 2008 je preferována varianta bez přetypování:

int *b = malloc(10 * sizeof(int));

Obě varianty jsou přípustné, argumenty proti explicitnímu přetypování jsou uváděny například: přehlednější kód a je to zbytečné, neboť dochází k přetypování automaticky. Na druhé straně relativně silné argumenty pro explicitní přetypování uvedené v diskusi http://stackoverflow.com/questions/605845/do-i-cast-the-result-of-malloc jsou například:

You do cast, because:

• It makes your code more portable between C and C++, and as SO experience shows, a great many programmers claim they are writing in C when they are really writing in C++ (or C plus local compiler extensions).
• Failing to do so can hide an error: note all the SO examples of confusing when to write type * versus type **.
• The idea that it keeps you from noticing you failed to #include an appropriate header file misses the forest for the trees. It's the same as saying “don't worry about the fact you failed to ask the compiler to complain about not seeing prototypes – that pesky stdlib.h is the REAL important thing to remember!”
• It forces an extra cognitive cross-check. It puts the (alleged) desired type right next to the arithmetic you're doing for the raw size of that variable. I bet you could do an SO study that shows that malloc() bugs are caught much faster when there's a cast. As with assertions, annotations that reveal intent decrease bugs.
• Repeating yourself in a way that the machine can check is often a great idea. In fact, that's what an assertion is, and this use of cast is an assertion. Assertions are still the most general technique we have for getting code correct, since Turing came up with the idea so many years ago.

Je to tak spíše věc osobního vkusu, preferencí, případně používaného kódovacího stylu.

Q: Jakým způsobem mohou přetypovat dynamicky alokovaný souvislý blok paměti na dvourozměrné pole o cols sloupcích?

Předně je nutné zajistit, že ukazatel odkazuje na souvislý blok paměti o příslušné velikost. Následně lze definovat proměnnou se specifikací počtu sloupců např. int(*matrix)[cols] = (int(*)[cols])m;, kde m je ukazatel na souvislý blok int hodnot. V kontextu programu to může vypadat, následovně.

void *alloc(size_t size)
{
    void *ret = malloc(size);
    if (ret == NULL) {
        fprintf(stderr, "Malloc fail!");
        exit(-1);
    }
    return ret;
}
 
void print_matrix(int rows, int cols, int m[][cols])
{
    for (int r = 0; r < rows; ++r) {
        for (int c = 0; c < cols; ++c) {
            printf("%2d ", m[r][c]);
        }
        printf("\n");
    }
}
 
int rows = 2;
int cols = 3;
 
int *m = alloc(rows * cols * sizeof(int));
for (int i = 0; i < rows * cols; ++i) {
   m[i] = i + 1;
}
 
int(*matrix)[cols] = (int(*)[cols])m;
 
print_matrix(rows, cols, matrix);
 
free(m);

Můžeme toho například využít při řešení HW05, kdy si nejdříve odladíme funkce pro dvojrozměrné pole, které následně můžeme přímo využít pro rozšířenou implementaci s využitím dynamické alokace.

Q: Je nutné v případě dynamicky alokované matice, jako pole ukazatelů na pole hodnot, postupně paměť uvolňovat podobně jako při alokaci?

Ano je. Nejdříve je nutné postupně uvolnit dílčí pole reprezentující sloupce v jednotlivých řádcích a následně pak uvolnit pole ukazatelů (na řádky). S výhodou je možné si definovat funkce pro alokaci a uvolnění paměti, např.

void *alloc(size_t size)
{
    void *ret = malloc(size);
    if (ret == NULL) {
        fprintf(stderr, "Malloc fail!");
        exit(-1);
    }
    return ret;
}
 
int **matrix_alloc(int rows, int cols)
{
    int **matrix = alloc(rows * sizeof(int *));
    for (int r = 0; r < rows; ++r) {
        matrix[r] = alloc(cols * sizeof(int));
    }
    return matrix;
}
 
void matrix_free(int rows, int cols, int **matrix)
{
    if (matrix) {
        for (int r = 0; r < rows; ++r) {
            if (matrix[r]) {
                free(matrix[r]);
            }
        }
        free(matrix);
    }
}

const int ROWS = 2;
const int COLS = 2;
 
int **matrix = matrix_alloc(ROWS, COLS);
matrix_free(ROWS, COLS, matrix);

Pragmatičtější však může být použití složeného typu struct.

Q: Jak funguje Quick-Sort?

Jedná se o algoritmus řazení na principu rozděl a panuj, který je například popsán na https://cs.wikipedia.org/wiki/Quicksort nebo znázorněn na Quick-sort with Hungarian (Küküllőmenti legényes) folk dance.

Q: Proč při nastavení terminálu do raw režimu nedochází k tisku nového řádku na začátku?

Při nastavení raw režimu cfmakeraw() je vypnuto zpracování výstupních znaků (output postprocessing), které automaticky nahrazuje konec řádku za “návrat vozíku a nový řádek” (NL na CR-NL). Vyřešit lze buď explicitním uvedením znaku '\r', což ale není příliš kompatibilní nebo povolením output processing (OPOST) např.

static struct termios tio;
tcgetattr(STDIN_FILENO, &tio);
cfmakeraw(&tio);   // nastavení raw režimu viz man termios
tio.c_oflag |= OPOST; //zapnutí output processing
tcsetattr(STDIN_FILENO, TCSANOW, &tio);

C: Při přepnutí terminálu do raw režimu příkazem stty raw stále dochází k tisku stisknuté klávesy

Pokud tomu tak je (např. v Linuxu), je nutné ještě vypnout echo například stty -noecho příkaz pro nastavení termínálu tak může být

stty raw -echo

stty -raw echo