Consideriamo il problema di leggere da standard input una sequenza di valori reali terminata da 0.0 creando la lista corrispondente di tipo

typedef struct lista_d {
  double val;
  struct lista_d * next;
} lista_d_t ; 

• sviluppare un programma C che legge un singolo elemento dallo standard input usando una funzione

double leggi_nuovo_valore(void);

dopo aver letto un nuovo valore il programma lo inserisce in testa alla lista. Quando la sequenza e' terminata il programma stampa la lista risultante sullo standard output

• Modificare il precedente programma in modo da inserire ogni nuovo valore in coda alla lista stampando la lista risultante sullo standard output

Consideriamo le funzioni

lista_d_t * inserisci_testa ( lista_d_t * l, double v);
lista_d_t * inserisci_coda ( lista_d_t * l, double v);
lista_d_t * inserisci_ord ( lista_d_t * l, double v);

discusse nella lezione sulle liste.

• implementare le funzioni in modo iterativo sviluppando un programma main le utilizza per leggere una lista dallo standard input e stamparla ordinata sullo standard output
• implementare le funzioni in modo ricorsivo e verificare che il main sviluppato nel punto precedente continui a funzionare corerttamente

Implementare le seguenti funzioni in modo iterativo e ricorsivo:

/** calcola e restituisce il massimo della lista l */
double max ( lista_d_t * l);
/** calcola e restituisce la somma di tutti gli elementi della lista l*/
double somma ( lista_d_t * l);
/** libera la memoria occupata dalla lista */
void free_list( lista_d_t * l);
/** cancella, se presente, l'elemento che contiene la prima occorrenza 
del valore v dalla lista l (liberando la memoria) 
e restituisce la nuova lista */
lista_d_t * cancella_uno ( lista_d_t * l, double v);
/** cancella tutti gli elementi di valore
del valore v dalla lista l (liberando la memoria) 
e restituisce la nuova lista */
lista_d_t * cancella_tutti ( lista_d_t * l, double v);

e sviluppare un main() che ne testa il funzionamento.

Realissare le funzioni degli esercizi precedenti utilizzando liste con puntatore al precedente e al successivo

typedef struct elem_d {
  double val;
  struct elem_d * prec;
  struct elem_d * next;
} elem_d_t ; 

in questo caso la lista puo' essere definita ad esempiocome una struttura con due puntatori, uno alla testa ed uno alla coda

typedef struct lista_d {
  struct elem_d * head;
  struct elem_d * tail;
} lista_d_t ;

come si modificano gli algoritmi sviluppati precedentemente ?

Vogliamo realizzare degli array di double di grandi dimensioni che contengono solo una piccola percentuale di elementi diversi da 0 come liste concatenate definite come

typedef struct sparse_d {
  double val;
  unsigned index;
  struct elem_d * next;
} sparse_d_t ; 

nella lista sono presenti solo gli elementi diversi da zero e per ogni elemento e' indicato l'indice a cui corrisponde. La Lista e' mantenuta ordinata rispetto al campo indice. Realizzare le funzioni put e get che permettono di leggere il valore dell'elemento di un certo indice i (get) e di modificarne il valore (put), un possibile prototipo per queste funzioni e':

double put (sparse_d_T * a, unsigned indice);
sparse_d_t * put (sparse_d_T * a, double x, unsigned indice);

Con riferimento al main sviluppato per l'esercizio precedente verificare che tutta la memoria allocata venga deallocata prima dell'uscita dal main().

Per la verifica si utilizzi la funzione mtrace e l'utility mtrace, questi strumenti tracciano le azioni di allocazione e deallocazione di memoria compiute dal programma per verificare la presenza di memory leak cioe' memoria non deallocata.

Per fare questo procedere come segue:

• leggere le informazioni in man 3 mtrace
• includere l'header mcheck.h
• inserire la chiamata alla funzione di libreria mtrace() all'inizio della parte del programma C che vogliamo verificare
• inserire la chiamata alla funzione di libreria muntrace() alla fine della parte del programma C che vogliamo verificare
• compilare il file da verificare con opzione -g per includere le informazioni di debugging. Ad esempio se il mio file si chiama main.c posso compilare con

bash$ gcc -Wall -pedantic -g -o prova main.c 

• settare la variabile di ambiente MALLOC_TRACE al path del file in cui vogliamo che la mtrace() registri le informazioni sugli accessi di memoria. Ad esempio se voglio registrare le informazioni nel file ./mtrace.out devo usare il comando

bash$ export MALLOC_TRACE=./mtrace.out

• eseguire, nel nostro esempio con:

bash$ ./prova

• dopo l'esecuzione nel file ./mtrace.out sono registrati gli accessi in formato testuale non facilmente comprensibile. Interpretarlo con l'utility mtrace. Ad esempio sempre riferendosi al nostro esempio invocare

bash$ mtrace ./prova ./mtrace.out 

questo rispondera' No memory leaks se tutta la memoria e' stata deallocata o fornira' indicazioni su dove e' stata allocata la mamoria rimasta da deallocare.

Verificare la correttezza degli accessi ai puntatori dello heap compiuti dalle funzioni su liste sviluppate negli esercizi precedenti utilizzando valgrind. Questo strumento permette fra l'altro di capire se tutte le variabili sono inizializzate prima del loro uso, se accediamo a memoria gia' deallocata o mai allocata e situazioni similari

Per fare questo procedere come segue:

• compilare il file da verificare con opzione -g per includere le informazioni di debugging. Ad esempio se il mio file si chiama main.c posso compilare con

bash$ gcc -Wall -pedantic -g -o prova main.c

• eseguire

bash$ valgrind ./prova

in questo modo, a schermo verranno riportare le infrazioni rilevate. Ad esempio, invalid read o invalid write sono accessi in lettura o scrittura a memoria non allocata o gia' deallocata.

valgrind contiene moltissime opzioni, invitiamo gli studenti interessati ad esplorarle partendo dalsito.