Sesión 07: Programas y Make

LCG generando números aleatorios

• LCG = Linear Congruential Generator
• Algoritmo que genera números pseudoaleatorios utilizando una ecuación lineal: Xn = (a * Xn-1 + c) mod m
• Observa y piensa en los resultados que va a dar el generador para valores a = 7, c = 1, m = 11 empezando con una semilla X0 = 0.
• Y veamos un programa C lcg1.c con el que aprenderemos algunos recursos nuevos del lenguaje, es un programa que imprime un ciclo completo del generador (puedes copiar y pegar en tu editor, salvar el fichero, ¡no compiles aún!):

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#include <stdio.h>

#define A 7
#define C 1
#define M 11

int x = 0;

int generar_aleatorio() {
  int anterior = x;
  x = (A * x + C) % M;
  return anterior;
}

int main()
{
  int i;

  for (i = 0; i < M; i++) {
    printf(
      "%i -> %i\n",
      i,
      generar_aleatorio());
  }
  
  return 0;
}

Make

• ¿Ya cansada de gcc -Wall -Werror ...?
• Todos los lenguajes de programación tienen herramientas de construcción de programas para evitar esta cosa tan fatigosa. Por ejemplo: pip en Python, npm en Javascript, gradle en Java, etc.
• En C la herramienta de construcción de programas se llama Make (make en linea de comandos).
• Para poder usar la herramienta make primero hace falta crear un fichero *Makefile de nombre Makefile (o makefile).
• Vamos a crear un fichero Makefile con el siguiente contenido:

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CFLAGS=-Wall -Wextra -g

lcg1: lcg1.o
	$(CC) $(CFLAGS) -o lcg1 lcg1.o

• Y ahora prueba a ejecutar make en la línea de comandos (quizás tengas que instalarlo).
• Deberías ver algo como esto, obsérva:

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$ make lcg1
cc -Wall -g   -c -o lcg1.o lcg1.c
cc -Wall -g -o lcg1 lcg1.o
$ 

• Ya tienes el ejecutable disponible, compruébalo con ls -al
• Y ahora sí, ejecuta, deberías ver algo como esto:

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$ ./lcg1
0 -> 0
1 -> 1
2 -> 8
3 -> 2
4 -> 4
5 -> 7
6 -> 6
7 -> 10
8 -> 5
9 -> 3
10 -> 0
$ 

Makefile explicado

• Primera línea: variable con nuestros flags de compilación

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 CFLAGS=-Wall -Wextra -g

• Las otras dos líneas (!cuidado que la segunda tiene un tabulador que es obligatorio!):

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lcg1: lcg1.o
	$(CC) $(CFLAGS) -o lcg1 lcg1.o

• Esas dos líneas componen una regla de make que dice: “para construir el fichero lcg1 necesitas el fichero lcg1.o y entonces tienes que ejecutar la orden $(CC) $(CFLAGS) -o lcg1 lcg1.o}
• Hay una duda razonable que es ¿por qué no hay una regla para construir el fichero lcg1.o? ¿algo como esto? (observa detenidamente)

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lcg1.o: lcg1.c
	$(CC) $(CFLAGS) -c lcg1.c

• La respuesta es que make tiene algunas reglas por defecto.
• Para conocer las reglas por defecto del Make de tu sistema ejecuta make -p en línea de comandos.

La inteligencia del Make

• make utiliza los tiempos de modificación de los ficheros para saber si tiene que volver a realizar las tareas o no.
• En un mismo fichero Makefile se pueden escribir varias reglas
• ¿Qué pasa si ejecutas make lcg1 por segunda vez?
• ¿Por qué crees que pasa eso? ¿Qué pasa si modificas lcg1.c y ejecutas make lcg1? ¿Por qué crees que pasa eso?

Include, macros, variables globales y locales

• Atiende a las explicaciones del profe en la disección de lcg1.c

Recursión

• Este es un ejercicio muy cortito en el que vamos a explorar la recursión
• El siguiente programa sum1.c imprime en pantalla la suma de los números de 1 a 10 ejecutando una función que va realizando la suma uno a uno de forma recursiva:

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#include <stdio.h>

unsigned sum(unsigned i) {
  if (i < 1) {
    return 0;
  }
  else {
    return i + sum(i-1);
  }
}

int main() {
  unsigned n = 10;
  printf(
    "0+1+...+%u = %u\n ",
    n,
    sum(n)
  );
  
  return 0;
}

• Guarda el fichero y añade una regla al Makefile (las reglas hay que separarlas por al menos una línea en blanco) para crear el ejecutable de forma automática.
• Compila con make y ejecuta el programa ./sum1
• Prueba a cambiar el valor de n: 1 000, 100 000, 500 000 (recuerda que tras cada modificación tienes que ejecutar make sum1 y luego ./sum1 o en una misma línea puedes hacer make sum1 && ./sum1)
• Eventualmente tendrás un problema, algo como

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Segmentation fault (core dumped)

• El programa se rompe con un stackoverflow (desbordamiento de pila) y genera un volcado de toda su huella en la memoria en un fichero que se llama core (si no ves el fichero core prueba de nuevo ejecutando antes ulimit -c unlimited)