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Guião-3

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Objetivos

  • Compreender o conceito de programa

    • conceito de programa (entrada, processamento e saída)
    • conceito de aplicação (na stack SO)
    • processos “pai” e “filho”

  • Compreender que um ficheiro é composto por bits

    • código ASCII
    • código Assembly
    • ficheiro executável (shell)

  • Compreender a estrutura de um progrma

    • variável e função
    • tipos int, char e float

  • Compreender o procedimento de compilação

    • diretivas -S e -g
    • programas gcc, xxd, objdump e gcc

Para antes da aula

  1. Assista o vídeo https://www.youtube.com/watch?v=RuKkePyo9zk e calcule a representação binária para 0.1 em IEEE 754.

  2. Experimente o conversor: https://www.h-schmidt.net/FloatConverter/IEEE754.html

  3. Consulte o livro recomendado para a UC de Sistemas de Computação, Essentials of Computing Systems, em especial as secções 3.5 e 3.6, pelo link: https://ebooks.uminho.pt/index.php/uminho/catalog/view/93/141/1786

O Código Fonte

#include <stdio.h>
int main(int argc, char **argv) {
  float a = 2.0, b = 2.75, c = -(a + b);

  float  i = 0.1 + 0.1;
  double j = 0.1 + 0.1;
  printf("i: %f\n", i);
  printf("j: %f\n", j);

  int variavel;
  variavel = argv[0][0];
  return variavel; // ATENÇÃO: isto não se faz!
}
  1. Salvar o código acima num ficheiro prog.c
  2. Compilar o código com gcc prog.c
  3. Tipos primitivos

O Ficheiro Binário (em ASCII)

Considere executar os comandos abaixo passando-os ao comando less. A título de exemplo, para o primeiro comando é preferível escrever

xxd -b prog.c | less

  1. Use o comando xxd -b prog.c para ver o ficheiro em binário

  2. Use o comando xxd prog.c para ver o ficheiro em hexadecimal

  3. Com base na tabela ASCII (https://www.ascii-code.com/) interprete o output

  4. Use o comando cat a.out para ver o conteúdo do ficheiro (em ASCII)

    • use o cat -v a.out para os caracteres não imprimíveis
    • use o cat --help e o xxd --help para outras opções

  5. Use o comando xxd a.out para ver o ficheiro em hexadecimal

    • use o comando xxd -i a.out para ver o ficheiro no estilo C

Correndo o Código

  1. Executar o binário com ./a.out 2
  2. Ver o output com o comando echo $?
    • o argv é um array de char logo,
      • argv[0] = “./a.out” e argv[1] = “2” == 50 (em ASCII decimal), assim
      • argv[0][0] = ’.’ == 46, argv[0][1] = ’/’ = 47, …
  3. Altere os parametros no programa e veja o que altera

O Ficheiro Assembly

  1. Gere o assembly do código com gcc -S prog.c e seguidamente execute cat prog.s
  2. Gere um binário para debugging com gcc -g prog.c
    • Use objdump -S a.out para ver o assembly
    • Relacione os endereços do objdump com o do xxd e observe como os mesmos bytes aparecem em ambos os ficheiros, num interpretado como ASCII e noutro como assembly.

Observar o Run time do Código

  1. Gere um binário para debugging com gcc -g prog.c
  2. Inicie o GDB com gdb a.out
  3. Mostre o programa que foi carregado com list
  4. Coloque um breakpoint na função main com break main
    • execute run 2 e após parar no breakpoint, qual o valor do argc e do argv?
    • mostre o valor do argc com p argc (mostra o número de parâmetros)
    • qual o valor para p argv[1][0]?
    • use continue para executar o resto do programa
      • deve exibir uma mensagem como [Inferior 1 (process xxxxx) exited with code 062], aqui o código está em ASCII octal.
  5. Veja o efeito de diferentes modificadores de tipo
    • p /t 2
    • p /t -2
    • p /t (short) -2
    • p /t (long) -2
    • p (unsigned) 2
    • p (unsigned) -2
    • p /t (unsigned) -2
    • p /t (unsigned) 2
  6. A representação dos inteiros chama-se complemento para dois
    • consulte a secção correspondente no livro de SC e represente os números -9 e 11
    • seguidamente imprima ambos os números com p /t para comparar os resultados com o que tinha calculado no ponto anterior

Sobre o tipo float

  1. Corra o prog e veja os valores para i,j
  2. Inicie o gdb com o prog
  3. Avance até o main com start
  4. Depois avance até a linha 8 com step
    • Mostre o valor de i com p. Compare com o resultado do printf e explique a razão disso.
    • Mostre o valor de j com p. Compare com o resultado do i e explique a razão disso.
    • Altere o valor de i,j para 0.3 com set variable i = 0.3 e exiba ambos valores com p.
    • Altere o valor de i,j para 0.1+0.2 com set variable e exiba ambos valores com p.
    • Repita o procedimento no programa e veja como o printf se comporta.
  5. Altere o i para 0.1 com set variable

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