{{indexmenu_n>3}}
====== Lab 03 - Dekompozice programu ======
 
  * Pro vyučující: [[courses:b3b36prg:internal:tutorialinstruction:03|]].


<WRAP center round download 70%> {{ :courses:b3b36prg:labs:prg-lab03.zip |Výchozí soubory prg-lab03.zip}} //(Pokročilé úkoly)//</WRAP>

===== Cíle cvičení =====
  - Podmínky a cykly ([[courses:b3b36prg:tutorials:coding:control|řídicí struktury]]), [[https://en.wikipedia.org/wiki/Operators_in_C_and_C%2B%2B|operátory]].
  - Implementace funkčního a správného programu s ošetřením možných chybových stavů.
  - Dekompozice programu na funkce.
  - Ladění programu.
 


===== Úkoly =====
==== Aplikace Trojúhelník ====
Implementujte program, který přečte ze standardního vstupu celé číslo, které by mělo být v rozsahu 1 až 10 a vytiskne následující trojúhelník, např. pro n=4.
<code c>
****
***
**
*
</code>

=== Zpracování a kontrola uživatelksého vstupu ===
Při implementaci funkční program postupně rošiřujte o ošetření chybných vstupů, reportování chyb, případně dekompozici tisknutí trojúhelníku  na tisknutí řádků, např. v následujících krocích.
  - Implementace základní trivální implementace s využitím ''scanf()'' a dvou (vnořených) for cyklů s ''putchar('*')'' a odřádkováním ''putchar('\n')'';
  - Testujte chování programu pro špatný vstup, např. ''clang main.c && echo "1" | ./a.out ; echo $?''.
  - Rozšiřte program o kontrolu rozsahu načtené hodnoty a testování návratové hodnoty funkce ''scanf()'' (viz ''man scanf''), např. pro neceločíselný vstup nebo prázdný vstup (např. přesměrovaný ze souboru ''touch in.txt; ./a.out < in.txt'' nebo ukončení vstupu ''CTRL+D'').
  - Rozšiřte program o reportování chybného vstupu návratovou hodnotou programu ''100'' a ''101'' s výstupem. 
      * 100 - ''"ERROR: Cannot read integer value from the standard input\n"''
      * 101 - ''"ERROR: Given value %d is not within the range [1, 10]\n"''
  - Hodnoty rozsahu 1 a 10 nahraďte definovanými makry ''MIN_VALUE'' a ''MAX_VALUE'' s možností ovlivnění maximální hodnoty při kompilaci , např. ''clang -DMAX_VALUE=100''. Otestujete chování programu pro ruzné vstupy a kompilace s různými hodnotami.

=== Dekompozice programu do funkcí ===
  - Dekomponujte tisk trojúhelníku na funkce 
      * ''void print_triangle(char c, int lines);'' a
      * ''void print_line(char c, int n);''
  - Zjednodušte hlavní funkci definováním funkcí
      * ''int read_input(int *n);'' a
      * ''int print_error(int ret, int n);''
  - Upravte program pro tisk chybových zpráv na ''stderr'' funkcí ''fprintf()'' a otestujete chování program s přesměrováním vstup a výstup, např. ''./main <input > out.std 2> out.err''.
   - Program rozšiřte o zpracování argumentů programu ''argc'' a ''argv'' s využitím funkce ''sscanf()''.

{{:courses:b3b36prg:internal:tutorialinstruction:triangle.png?1000|}}


==== Ladění programu - Debug ====
  * Všechny programy v této sekci kompilujte s přepínačem ''-g''.
  * Spusťte následující program. Porovnejte výstup s ostatními ve třídě a vysvětlete, co se v programu děje.
<code c>
#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    int arr[5] = { 1, 2, 3, 4, 5 };

    for (int i = 0; i < 30; ++i){
        printf("%d: %d\n", i, arr[i]);
    }

    return 0;
}
</code>
  * Zkuste zvýšit počet cyklů na 10000. Co se děje nyní. Jaký je návratový kód programu? (''echo $?'')
  * Nyní zkuste spustit <code bash>valgrind ./prog 2>log</code> a podívejte se do souboru ''log''. Zkuste sami rozluštit co valgrind vypisuje.
  * Podobně si vyzkoušejte ''gdb'' s prikazy ''run'' a ''bt'':
<code bash>
gdb ./prog
</code>
<code>
(gdb) run
(gdb) bt
</code>

  * Podobně zanalyzujte následující kód
<code c>
#include <stdio.h>

static int arr[5] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
static void endless(int size)
{
    for (int i = 0; i < size; ++i)
        printf(" %d", arr[i]);
    printf("\n");
    endless(size * 10);
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    endless(1);
    return 0;
}
</code>

  * Zjistěte, co dělá funkce ''a()''. Nejdříve si prohlídněte kód a zkuste rozluštit, co se v něm děje. Potom si rozmyslete, jak funkci otestovat a otestujte ji.
<code c>
#include <limits.h>

static int a(int i);
static int b(int i);
static int c(int i);
static int d(int i);

static int a(int i)
{
    int shift = sizeof(int) * 8 - 1;

    if ((i & (0x1 << shift)) == INT_MIN){
        return i + a(0);
    }else if (i % 2 == 0){
        return a(i + 1) - 1;
    }else{
        return i + b(i) / 2;
    }
}

static int b(int i)
{
    if ((i & 0x1) == 0){
        return d(i);
    }else{
        return c(i - 1);
    }
}

static int c(int i)
{
    int j = i / 2;

    if (i == 0){
        return 2;
    }else{
        return b(j);
    }
}

static int d(int i)
{
    int ip = i + 1;
    int im = i - 1;

    if (i == 1)
        return ip;
    return b(im);
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    ...
}
</code>
  * Zkuste teď svůj testovací program spustit pomocí ''gdb'' nebo ''cgdb''. Vyzkoušejte si následující příkazy.
<code>
run  -- spustí běh
break [název funkce nebo číslo řádku]  -- nastaví breakpoint
tbreak [název funkce nebo číslo řádku]  -- nastaví jednorázový breakpoint
clear [název funkce nebo číslo řádku]  -- smaže breakpoint
info break  -- zobrazí seznam breakpointů
step  -- provede jeden krok program (zkratka s)
step [počet kroků]  -- provede uvedený počet kroků programu
display [výraz]  -- nastaví výraz, který se vypíše při každém zastavení
backtrace  -- vypíšte backtrace
frame  -- zobrazí rámec
up [počet rámců]  -- posune program o počet rámců zpět
down [počet rámců]  -- posune program o počet rámců dopředu
info locals  -- zobrazí lokální proměnné
info args  -- zobrazí argumenty rámce
info variables  -- zobrazí všechny statické a globální proměnné
</code>

==== Pokročilé úkoly ====
  * Program rozšířte o výpisy jak v angličtině tak češtině s využítím proměnné prostředí env (viz ''lec03/main_env.c'') s nastavení LOCALE ([[https://www.ibm.com/docs/en/aix/7.1?topic=locales-understanding-locale-environment-variables|understanding-locale-environment-variables]])
  * <code>int main(int argc, char **argv, char **envp)</code>