Betriebssystemtechnik (OSE) - SS 2003

Aufgabe 1: OSE-I/O-Library

In dieser Aufgabe soll eine im Speicherplatzverbrauch skalierbare Bibliothek zur formatierten Ausgabe von Zeichen, Zeichenketten, Ganzzahlen und Zeigern erstellt werden.

Bearbeitung und Abgabe

Die Bearbeitung der Aufgabe soll wie angekündigt in einer Dreiergruppe erfolgen. Spätestens jetzt solltet ihr euch also eine Gruppe suchen. Die Abgabe der Aufgabe erfolgt bei Olaf im Büro durch ein Mitglied der Gruppe. Wir werden uns dann per ssh im CIP Pool anmelden, wo eurer funktionstüchtiges Implement abgabereif liegen sollte. Dann müsst ihr mir auch die Gruppenzusammensetzung mitteilen.

Bitte beachtet die unten genannten Anforderungen an den Speicherplatzverbrauch!

Vorgabe

Die Vorgabe umfasst einen Verzeichnisbaum, in dem ihr eure Entwicklung durchführen könnt. Die Makefiles sind für die Anwendung auf den Debian/Linux PCs im CIP Pool gedacht. Wer zu Hause arbeiten will, muss sie anpassen.

Des weiteren umfasst die Vorgabe drei Testprogramme test1.cc bis test3.cc mit deren Hilfe ihr am Ende die Skalierbarkeit der Bibliothek nachweisen sollt.

Zur Erstellung der Bibliothek wird im Makefile das Programm sosp aufgerufen. Dieses Programm zerlegt den Quellcode, so dass pro Objektmodul nur noch eine Funktion enthalten ist. Damit wird das Binden auf Funktionsebene ermöglichst, das sonst mit den GNU Entwicklungswerkzeugen noch nicht möglich ist. Zudem implementiert sosp zusammen mit einigen Skripten (beides findet man im CIP Pool unter /proj/i4bs/tools/Sosp) eine globale Strategie für das "inlining", d.h. die Einbettung von Funktionsrümpfen an der Aufrufstelle. Leider schränkt sosp den nutzbaren Sprachumfang von C++ ein wenig ein. Mehr dazu weiter unten.

Die einzige vorgegebene C++ Klasse ist OStreamDock. Sie hat eine Methode void out(char), die mit Hilfe des Systemaufrufs write() implementiert wird. Alle Aufgabefunktionen der zu erstellenden Bibliothek sollen darauf aufsetzen.

Funktionsumfang

Bei der "I/O-Library" sind lediglich Funktionen zur Ausgabe bereitzustellen. Eingabefunktionen sind nicht nötig. Außerdem werden auch Fließkommazahlen nicht unterstützt.

Wie man den drei Testprogrammen ansieht, sollen Anwendungsprogramme die Bibliothek mit Hilfe des Datentyps OutputStream aus "OutputStream.h" nutzen. Der Typ stellt die von cout her bekannten Ausgabeoperatoren operator << für Zeichen, Zeichenketten, Ganzzahlen und Zeiger zur Verfügung. Ob die Funktionen dieses Typs vielleicht aus Basisklassen geerbt werden oder mit Hilfe von Hilfsklassen implementiert werden, bleibt euch überlassen.

Neben den Ausgabeoperatoren, sollen folgende Methoden auf einem OutputStream-Objekt anwendbar sein:

Die Funktionen orientieren sich an der C++ Standardbibliothek. Neben den Ausgabeoperatoren und den hier genannten Funktionen sind die bekannten Manipulatoren hex, bin, dec und endl zu implementieren.

Speicherplatzverbrauch

Die folgende Tabelle zeigt den Speicherplatzverbrauch der drei Testprogramme (size test?) in meiner Implementierung und den von eurer Implementierung nicht zu überschreitenden Wert (Angaben in Bytes).

Tipps

Um diese harten Anforderungen bzgl. des Speicherplatzverbrauchs zu erfüllen, sind folgende Hinweise vielleicht hilfreich:

• Virtuelle Funktionen sind zu vermeiden
• Die Aufrufbeziehungen so ordnen, dass möglichst viel unbenutzte Funktionalität durch das "function-level linking" rausfällt.
• Wo das "function-level linking" nicht reicht, kann man auch anwendungsspezifisch konfigurieren.
  • Mit konfigurierbaren Klassen (typedefs, die eine bestimmte Variante einer Klassenimplementierung wählen)
  • Mit #ifdefs innerhalb des Codes

Hinweise zu SOSP

Zu beachten ist, dass bei Verwendung von sosp für jede Klasse zwei Dateien anzulegen sind:

• "Include/Klassenname.h": Klassendefinition mit Deklarationen der Methoden
• "Source/Klassenname.cc": Implementierungen der Methoden

Folgende C++ Spracheigenschaften werden zur Zeit von sosp nicht unterstützt:

• Namespaces
• Templates

Daneben kann der Parser sich auch schon mal bei ganz "normalem" Code verhaspeln. Dann hilft manchmal, diesen Code vor dem SOSP Parser zu verbergen: