【實驗報告】高軟實驗5

【Jerryykt1464929958440 + 《軟件工程（C編碼實踐篇）》MOOC課程作業http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000002006 】

github地址：https://github.com/JerryLittleBear/experiment.git

【實驗目的】：

1、給未修改找bug，quit命令無法運行的bug

2、利用callback函數參數使Linktable的查詢接口更加通用

3、隱藏接口信息

【實驗流程】：

1、找到quit命令無法運行的BUG

我通過將自建函數void say();寫進InitMenuData函數，此時say函數位於鏈表的最後一個結點。

int InitMenuData(tLinkTable ** ppLinktable)
{
    *ppLinktable = CreateLinkTable();
    tDataNode* pNode = (tDataNode*)malloc(sizeof(tDataNode));
    pNode->cmd = "help";
    pNode->desc = "Menu List:";
    pNode->handler = Help;
    AddLinkTableNode(*ppLinktable,(tLinkTableNode *)pNode);

    pNode = (tDataNode*)malloc(sizeof(tDataNode));
    pNode->cmd = "version";
    pNode->desc = "Menu Program V1.0";
    pNode->handler = NULL;
    AddLinkTableNode(*ppLinktable,(tLinkTableNode *)pNode);

    pNode = (tDataNode*)malloc(sizeof(tDataNode));
    pNode->cmd = "quit";
    pNode->desc = "Quit from Menu Program V1.0";
    pNode->handler = Quit;
    AddLinkTableNode(*ppLinktable,(tLinkTableNode *)pNode);

    pNode = (tDataNode*)malloc(sizeof(tDataNode));
    pNode->cmd = "say";
    pNode->desc = "anything is ok";
    pNode->handler = say;
    AddLinkTableNode(*ppLinktable,(tLinkTableNode* )pNode);

    return 0;
}

此時發現quit可以運行，而say無法運行了。

這就說明bug應該在各個鏈表操作函數中。很快在SearchLinkTableNode函數中發現，在遍歷鏈表的while循環中，while括號內的循環終止條件有問題：

    while(pNode != pLinkTable->pTali)

這個邏輯是當鏈表遍歷到最後一個結點時（還未檢查最後一個結點的數據）就退出循環了，這樣對鏈表的最後一個結點就會直接跳過，所以鏈表存儲的最後一個函數必然無法被找到、被執行。在老師給的代碼中，quit函數就是最後一個鏈表結點，因此無法執行，我修改了InitMenuData後，say函數是最後一個鏈表結點，無法被執行。

要解決BUG，應修改循環條件爲

    while(pNode != NULL)

這樣，最後一個鏈表結點的數據就能夠被遍歷，quit就能夠被SearchLinkTableNode函數找到，從而運行。

2、利用callback函數參數使Linktable的查詢接口更加通用

callback方式調用函數，簡單來說就是定義一個函數A，它的參數列表中帶有一個函數指針，這樣以來，我們可以通過調用函數A，然後將其他函數B作爲A的參數傳遞給A，這樣A執行時，可以獲得B的入口地址，從而在A執行過程中調用B。這種方式通常用於A、B函數不在同一個文件中，可以起到隱藏函數具體實現的作用。callback函數在本實驗中應用如下：

tLinkTableNode * SearchLinkTableNode(tLinkTable *pLinkTable, int (*Conditon)(tLinkTableNode * pNode, void* cmd), void* arg)
{
    if(pLinkTable == NULL || Conditon == NULL)
    {
        return NULL;
    }
    tLinkTableNode * pNode = pLinkTable->pHead;
    while(pNode != NULL)
    {    
        if(Conditon(pNode, arg) == SUCCESS)
        {
            return pNode;				    
        }
        pNode = pNode->pNext;
    }
    return NULL;
}

其中，SearchLinkTableNode函數的第二個參數就是函數指針Conditon，本程序通過這個函數指針來指向其他函數的入口地址，能間接調用其他函數。我在實驗中發現兩個要點：

1.C語言中函數指針中有參數和沒參數都是可以的（但C++中函數指針的參數列表必須和它指向的函數一致）。

2.函數名即其入口地址，對函數名解引用依然是其入口地址，所以函數指針在使用時，解不解引用都可以，反正都是函數入口地址。

爲了讓接口更通用，我將用來接受命令行輸入的全局變量char cmd[CMD_MAX_LEN];移到main函數中。爲了做到這一點，必須修改多個函數的參數列表及其頭文件，如：

tLinkTableNode * SearchLinkTableNode(tLinkTable *pLinkTable, int (*Conditon)(tLinkTableNode * pNode, void* cmd), void* arg)

tDataNode* FindCmd(tLinkTable * head, char * cmd)

int SearchCondition(tLinkTableNode * pLinkTableNode, void * cmd)

在他們的參數中都加入了一個字符指針或空指針，這樣可以讓接口更具有通用性。

3、隱藏接口信息

爲達成該目標，需避免將鏈表數據結構的具體信息暴露給用戶，所以將結構體信息：

struct LinkTable
{
    tLinkTableNode *pHead;
    tLinkTableNode *pTail;
    int			SumOfNode;
    pthread_mutex_t mutex;
};

放在linktable.c中，在頭文件中用一句typedef struct LinkTable tLinkTable;將必要信息告訴用戶。

【我學到了】：

1、做了以下小實驗：

#include <stdlib.h>

typedef struct time
{
    int* second;
    int minute;
}time;

int main()
{

    time* tiPtr;
    tiPtr = (time*)malloc(sizeof(time));
    printf("有具體值：%p\n", tiPtr);
    printf("有具體值：%d\n", tiPtr->minute);
    putchar(10);
    time* tiPtr1;
    printf("輸出NULL：%p\n", tiPtr1);
    printf("內存段錯誤，引用了未知地址：%d\n", tiPtr1->minute);



    return 0;
}

這個實驗說明了：指向結構體的指針必須有具體指向的時候才能通過->來引用成員，否則會引用到未知內存段，產生段錯誤。

2、做了另一個小實驗：

#include <stdio.h>

int maxnum(int,int);

int main()
{
    int (*funcPtr)();

    funcPtr = maxnum;

    printf("函數名代表函數入口地址：%p\n", funcPtr);
    printf("函數指針解引用後還是其入口地址：%p\n", *funcPtr);

    return 0;
}

int maxnum(int a, int b)
{
    return a>b?a:b;
}

這個實驗說明了，函數入口地址即函數名，是一個地址，但是對他解引用後還是它本身。

3、對callback函數做了一些調研

深入淺出剖析函數指針和回調函數：http://blog.csdn.net/morixinguan/article/details/65494239

【關鍵代碼】：

代碼分爲3個文件：menu.c、linktable.c、linktable.h

源代碼如下：

linktable.c:

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

#include"linktable.h"

struct LinkTable
{
    tLinkTableNode *pHead;
    tLinkTableNode *pTail;
    int			SumOfNode;
    pthread_mutex_t mutex;
};

/*
 * Create a LinkTable
 */


tLinkTable * CreateLinkTable()
{
    tLinkTable * pLinkTable = (tLinkTable *)malloc(sizeof(tLinkTable));
    if(pLinkTable == NULL)
    {
        return NULL;
    }
    pLinkTable->pHead = NULL;
    pLinkTable->pTail = NULL;
    pLinkTable->SumOfNode = 0;
    pthread_mutex_init(&(pLinkTable->mutex), NULL);
    return pLinkTable;
}
/*
 * Delete a LinkTable
 */
int DeleteLinkTable(tLinkTable *pLinkTable)
{
    if(pLinkTable == NULL)
    {
        return FAILURE;
    }
    while(pLinkTable->pHead != NULL)
    {
        tLinkTableNode * p = pLinkTable->pHead;
        pthread_mutex_lock(&(pLinkTable->mutex));
        pLinkTable->pHead = pLinkTable->pHead->pNext;
        pLinkTable->SumOfNode -= 1 ;
        pthread_mutex_unlock(&(pLinkTable->mutex));
        free(p);
    }
    pLinkTable->pHead = NULL;
    pLinkTable->pTail = NULL;
    pLinkTable->SumOfNode = 0;
    pthread_mutex_destroy(&(pLinkTable->mutex));
    free(pLinkTable);
    return SUCCESS;		
}
/*
 * Add a LinkTableNode to LinkTable
 */
int AddLinkTableNode(tLinkTable *pLinkTable,tLinkTableNode * pNode)
{
    if(pLinkTable == NULL || pNode == NULL)
    {
        return FAILURE;
    }
    pNode->pNext = NULL;
    pthread_mutex_lock(&(pLinkTable->mutex));
    if(pLinkTable->pHead == NULL)
    {
        pLinkTable->pHead = pNode;
    }
    if(pLinkTable->pTail == NULL)
    {
        pLinkTable->pTail = pNode;
    }
    else
    {
        pLinkTable->pTail->pNext = pNode;
        pLinkTable->pTail = pNode;
    }
    pLinkTable->SumOfNode += 1 ;
    pthread_mutex_unlock(&(pLinkTable->mutex));
    return SUCCESS;		
}
/*
 * Delete a LinkTableNode from LinkTable
 */
int DelLinkTableNode(tLinkTable *pLinkTable,tLinkTableNode * pNode)
{
    if(pLinkTable == NULL || pNode == NULL)
    {
        return FAILURE;
    }
    pthread_mutex_lock(&(pLinkTable->mutex));
    if(pLinkTable->pHead == pNode)
    {
        pLinkTable->pHead = pLinkTable->pHead->pNext;
        pLinkTable->SumOfNode -= 1 ;
        if(pLinkTable->SumOfNode == 0)
        {
            pLinkTable->pTail = NULL;	
        }
        pthread_mutex_unlock(&(pLinkTable->mutex));
        return SUCCESS;
    }
    tLinkTableNode * pTempNode = pLinkTable->pHead;
    while(pTempNode != NULL)
    {    
        if(pTempNode->pNext == pNode)
        {
            pTempNode->pNext = pTempNode->pNext->pNext;
            pLinkTable->SumOfNode -= 1 ;
            if(pLinkTable->SumOfNode == 0)
            {
                pLinkTable->pTail = NULL;	
            }
            pthread_mutex_unlock(&(pLinkTable->mutex));
            return SUCCESS;				    
        }
        pTempNode = pTempNode->pNext;
    }
    pthread_mutex_unlock(&(pLinkTable->mutex));
    return FAILURE;		
}

/*
 * Search a LinkTableNode from LinkTable
 * int Conditon(tLinkTableNode * pNode, void* cmd);
 */
tLinkTableNode * SearchLinkTableNode(tLinkTable *pLinkTable, int (*Conditon)(tLinkTableNode * pNode, void* cmd), void* arg)
{
    if(pLinkTable == NULL || Conditon == NULL)
    {
        return NULL;
    }
    tLinkTableNode * pNode = pLinkTable->pHead;
    while(pNode != NULL)
    {    
        if(Conditon(pNode, arg) == SUCCESS)
        {
            return pNode;				    
        }
        pNode = pNode->pNext;
    }
    return NULL;
}

/*
 * get LinkTableHead
 */
tLinkTableNode * GetLinkTableHead(tLinkTable *pLinkTable)
{
    if(pLinkTable == NULL)
    {
        return NULL;
    }    
    return pLinkTable->pHead;
}

/*
 * get next LinkTableNode
 */
tLinkTableNode * GetNextLinkTableNode(tLinkTable *pLinkTable,tLinkTableNode * pNode)
{
    if(pLinkTable == NULL || pNode == NULL)
    {
        return NULL;
    }
    tLinkTableNode * pTempNode = pLinkTable->pHead;
    while(pTempNode != NULL)
    {    
        if(pTempNode == pNode)
        {
            return pTempNode->pNext;				    
        }
        pTempNode = pTempNode->pNext;
    }
    return NULL;
}

menu.c:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include "linktable.h"

int Help();
int Quit();
int say();

#define CMD_MAX_LEN 128
#define DESC_LEN    1024
#define CMD_NUM     10



/* data struct and its operations */

typedef struct DataNode
{
    tLinkTableNode * pNext;
    char*   cmd;
    char*   desc;
    int     (*handler)();
} tDataNode;

int SearchCondition(tLinkTableNode * pLinkTableNode, void * cmd)
{
    tDataNode * pNode = (tDataNode *)pLinkTableNode;
    if(strcmp(pNode->cmd, cmd) == 0)
    {
        return  SUCCESS;
    }
    return FAILURE;
}

/* find a cmd in the linklist and return the datanode pointer */
tDataNode* FindCmd(tLinkTable * head, char * cmd)
{
    return  (tDataNode*)SearchLinkTableNode(head, SearchCondition, (void*)cmd);
}

/* show all cmd in listlist */
int ShowAllCmd(tLinkTable * head)
{
    tDataNode * pNode = (tDataNode*)GetLinkTableHead(head);
    while(pNode != NULL)
    {
        printf("%s - %s\n", pNode->cmd, pNode->desc);
        pNode = (tDataNode*)GetNextLinkTableNode(head,(tLinkTableNode *)pNode);
    }
    return 0;
}

int InitMenuData(tLinkTable ** ppLinktable)
{
    *ppLinktable = CreateLinkTable();
    tDataNode* pNode = (tDataNode*)malloc(sizeof(tDataNode));
    pNode->cmd = "help";
    pNode->desc = "Menu List:";
    pNode->handler = Help;
    AddLinkTableNode(*ppLinktable,(tLinkTableNode *)pNode);

    pNode = (tDataNode*)malloc(sizeof(tDataNode));
    pNode->cmd = "version";
    pNode->desc = "Menu Program V1.0";
    pNode->handler = NULL;
    AddLinkTableNode(*ppLinktable,(tLinkTableNode *)pNode);

    pNode = (tDataNode*)malloc(sizeof(tDataNode));
    pNode->cmd = "quit";
    pNode->desc = "Quit from Menu Program V1.0";
    pNode->handler = Quit;
    AddLinkTableNode(*ppLinktable,(tLinkTableNode *)pNode);

    pNode = (tDataNode*)malloc(sizeof(tDataNode));
    pNode->cmd = "say";
    pNode->desc = "anything is ok";
    pNode->handler = say;
    AddLinkTableNode(*ppLinktable,(tLinkTableNode* )pNode);

    return 0;
}

/* menu program */

tLinkTable * head = NULL;

int main()
{
    InitMenuData(&head);
    char cmd[CMD_MAX_LEN];

    while(1)
    {
        printf("Input a cmd number > ");
        scanf("%s", cmd);
        tDataNode *p = FindCmd(head, cmd);
        if( p == NULL)
        {
            printf("This is a wrong cmd!\n ");
            continue;
        }
        //printf("%s - %s\n", p->cmd, p->desc);
        if(p->handler != NULL)
        {
            p->handler();
        }

    }
    return 0;
}

int Help()
{
    ShowAllCmd(head);
    return 0;
}

int Quit()
{
    exit(0);
}

int say()
{
    printf("good day!\n");
    return 0;
}

linktable.h:

#ifndef _LINK_TABLE_H_
#define _LINK_TABLE_H_

#include <pthread.h>

#define SUCCESS 0
#define FAILURE (-1)

/*
 * LinkTable Node Type
 */
typedef struct LinkTableNode
{
    struct LinkTableNode * pNext;
}tLinkTableNode;

/*
 * LinkTable Type
 */
typedef struct LinkTable tLinkTable;

/*
 * Create a LinkTable
 */
tLinkTable * CreateLinkTable();
/*
 * Delete a LinkTable
 */
int DeleteLinkTable(tLinkTable *pLinkTable);
/*
 * Add a LinkTableNode to LinkTable
 */
int AddLinkTableNode(tLinkTable *pLinkTable,tLinkTableNode * pNode);
/*
 * Delete a LinkTableNode from LinkTable
 */
int DelLinkTableNode(tLinkTable *pLinkTable,tLinkTableNode * pNode);
/*
 * Search a LinkTableNode from LinkTable
 * int Conditon(tLinkTableNode * pNode);
 */
tLinkTableNode * SearchLinkTableNode(tLinkTable *pLinkTable, int (*Conditon)(tLinkTableNode * pNode, void* arg), void* arg);
/*
 * get LinkTableHead
 */
tLinkTableNode * GetLinkTableHead(tLinkTable *pLinkTable);
/*
 * get next LinkTableNode
 */
tLinkTableNode * GetNextLinkTableNode(tLinkTable *pLinkTable,tLinkTableNode * pNode);

#endif /* _LINK_TABLE_H_ */

【實驗截圖】：

1、程序編譯運行，help嵌套調用findCmd顯示命令列表，quit函數退出程序，還有一些功能函數。

2、上傳github進行版本控制。

【實驗報告】高軟實驗5

有n個整數，使前面各數順序向後移m個位置，最後m個數變成最前面m個數

輸入10個整數，將最小數與第一個數對換，最大數與最後一個數對換，寫3個函數

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