\documentclass[12pt,a4paper,titlepage,oneside]{article}

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\title{Beispiel 4}

\author{
Günther Neuwirth, \matrnr 0626638\\
  {\small e0626638@student.tuwien.ac.at}\\
Manuel Mausz, \matrnr 0728348\\
  {\small manuel-tu@mausz.at}\\
}

\begin{document}

% create titlepage
\maketitle
\tableofcontents
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\section{Aufgabenstellung - Beispiel 4}
\includegraphics[width=\textwidth,page=1]{../angabe.pdf}
\includegraphics[width=\textwidth,page=2]{../angabe.pdf}

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\section{Beispiel 4}

\subsection{Design}\label{Design}

Abbildung~\ref{fig:classdiagram1} zeigt das Klassendiagramm der Aufgabe.

Wie gefordert wurden die zusätzliche Datentypen \mbox{CDatSet} und
\mbox{CDatN} implementiert und der Programmcode generisch gestaltet.

Dabei wurde \mbox{CDatSet} vom existierenden Typ \mbox{CDat} und
\mbox{boost::operators<CDatSet>} mittels Mehrfachvererbung abgeleitet. So war es
möglich die Implementierung, mittels Codewiederverwendung, auf das Überschreiben
eines Kopierkonstruktors und des Operators \mbox{operator>>()} zu beschränken.

Da der Typ \mbox{CDatN} Werte variabler Bitlänge repräsentiert, war es notwendig
diesen vollständig neu zu implementieren. Es wurde von
\mbox{boost::operators<CDatN>} abgeleitet und dabei in jeder
Methode sicherstellt, dass der transportierte Wert immer auf die geforderte
Bitanzahl beschränkt wird. Weiters wurde ein Kopierkonstruktor definiert, der
einen Integerwert und einen vorzeichenlosen Integerwert als Argument erwartet.
Letzterer ist mit dem Defaultwert 31 deklariert und repräsentiert die Bitanzahl,
auf die Ersterer beschränkt wird. Damit ist es möglich alle vorhandenen
Datentypen einheitlich zu verarbeiten. Der Defaultkonstruktor wurde wie
gewünscht deaktiviert.

Um nun die Wahl des Datentyps zu ermöglichen, wurde die Synopsis des Programms
mit \mbox{``-f''} erweitert. Der Parameter dieser Option muss \mbox{``s''} oder
ein Wert zwischen ``2'' und ``32'' sein. Im Hauptprogramm wird anhand dieses
Parameters der zuständige Datentyp instanziert und die Templatemethode
\mbox{cpu\_run()} aufgerufen, welche die Initialisierung und Abarbeitung des
Programms anstößt.

Damit das Programm mit den verschiedenen Datentypen umgehen kann, wurden
\mbox{CCPU}, \mbox{CMem}, \mbox{CProgram}, \mbox{CInstuction} und die
abgeleiteten \mbox{Instructions} zu Templates umgewandelt, die als
Template-Parameter den Typ des im Hauptprogramm instanzierten Datentyps,
erwarten.

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\begin{center}
  \begin{figure}[htb]
    \epsfxsize=1.1\textwidth\epsfbox{mycpu.png}
    \caption{Klassendiagramm 1}
    \label{fig:classdiagram1}
  \end{figure}
\end{center}
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\subsection{Verwaltung der Ressourcen}

Die Register von \mbox{CCPU} werden nun, anstatt in einem Array, in einem Vector
verwaltet. Dieser wird mit der Anzahl der Register und dem, im Hauptprogramm,
instanzierten Datentyp initialisiert. Dadurch ist das eigenhändige Löschen der
Register im Destruktor nicht mehr notwendig, da dies der Destruktor des Vectors
erledigt.

Siehe auch Punkt~\ref{Probleme und Fallstricke}.\\

\subsection{Fehlerbehandlung}

Es wurden mehrere Exceptions von der Klasse \mbox{std::invalid\_argument}
abgeleitet. Diese sind \mbox{CCPUError}, \mbox{CInstructionError},
\mbox{CMemError} und \mbox{CProgramError} und werden von ihren
zugehörigen Klassen entsprechend geworfen.

Wird zB.: eine Exception von Typ \mbox{CInstructinError} geworfen, so wird sie
in \mbox{CCPU} zu \mbox{CCPUError} umgewandelt und an das Hauptprogramm
weitergereicht, in dem wiederum eine Umwandlung in \mbox{runtime\_error()}
stattfindet. Das Fangen einer \mbox{runtime\_error()} Exeption bewirkt eine
fehlerbeschreibende Ausgabe auf \mbox{std::cerr} und den Programmabbruch mit
Exitstatus 1.

\subsection{Implementierung}

Siehe Punkt~\ref{Design} und Abbildung~\ref{fig:classdiagram1} sowie
Punkt~\ref{Listings}.\\

\section{Projektverlauf}

\subsection{Probleme und Fallstricke}\label{Probleme und Fallstricke}

\mbox{CDatN}:

Mit der in der Angabe vorgeschlagenen Methode zur Begrenzung der Bitanzahl, ist
es nur möglich positive Zahlen zu verarbeiten. Somit entspricht -1 dem Maximum
der, mit der Bitanzahl, darstellbaren positiven Zahl usw..

Ein weiteres Problem besteht darin, wenn Register nicht mehr gelesen werden
können, weil der Index des Registers ausserhalb des Bereichs des Datentyps
liegt. In diesen Fall ist das Programmverhalten undefiniert.

Auf Grund der Forderung, den Defaultkonstruktor von \mbox{CDatN} zu
deaktivieren, traten einige Probleme auf. So war es beispielsweise nicht weiter
möglich, die Register von \mbox{CCPU} in einem Array zu organisieren, da zur
Deklaration ein Defaultkonstruktor notwendig ist. Weiters musste eine
Alternative zum nicht mehr anwendbaren \mbox{boost::lexical\_cast} in
\mbox{CMem} implementiert werden.

\subsection{Arbeitsaufwand}

\begin{tabular}{ll}
  \toprule
  Entwicklungsschritt / Meilenstein & Arbeitsaufwand\\
  \midrule
  Erstes Design & 1 Tage\\
  \hline
  Implementierung & 2 Tage\\
  \hline
  Dokumentation (Doxygen) und Überprüfung aller\\
  Anforderungen gemäß der Programmierrichtlinien & 4 Stunden\\
  \hline
  Erstellung des Protokolls & 2 Stunden\\
  \bottomrule
\end{tabular}

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\newpage
\section{Listings}\label{Listings}

\subsection{mycpu.cpp}
\lstinputlisting{../mycpu/mycpu.cpp}

\newpage
\subsection{cdat.h}
\lstinputlisting{../mycpu/cdat.h}

\newpage
\subsection{cdatset.h}
\lstinputlisting{../mycpu/cdatset.h}

\newpage
\subsection{cdatn.h}
\lstinputlisting{../mycpu/cdatn.h}

\newpage
\subsection{cmem.h}
\lstinputlisting{../mycpu/cmem.h}

\newpage
\subsection{cinstruction.h}
\lstinputlisting{../mycpu/cinstruction.h}

\newpage
\subsection{instructions.h}
\lstinputlisting{../mycpu/instructions.h}

\newpage
\subsection{cdisplay.h}
\lstinputlisting{../mycpu/cdisplay.h}

\newpage
\subsection{displays.h}
\lstinputlisting{../mycpu/displays.h}

\newpage
\subsection{cprogram.h}
\lstinputlisting{../mycpu/cprogram.h}

\newpage
\subsection{ccpu.h}
\lstinputlisting{../mycpu/ccpu.h}

\end{document}