# 2017q1 Homework5 (matrix)
contributed by `<yangyang95>`
###### tags: `sysprog2017` `HW5` `yangyang95`

開發環境看 [這裡](https://hackmd.io/s/HJ2c_XYKx)
作業要求看 [這裡](https://hackmd.io/s/rkrrpHm2e#作業要求)
github page 看 [這裡](https://github.com/yangyang95/matrix_oo)

## Makefile 解說
這次作業的 makefile 寫的非常簡潔漂亮，趕快來學習一下

下面這段使用萬用字元 `%` 產生 object file

OBJS := \
	stopwatch.o \
	matrix_naive.o

deps := $(OBJS:%.o=%.o.d)
OBJS := $(addprefix $(OUT)/,$(OBJS))
deps := $(addprefix $(OUT)/,$(deps))

這行 `deps := $(OBJS:%.o=%.o.d)` 把 `OBJS` 內所有的 .o 改成 .o.d 再傳到 `deps`

再來 `OBJS := $(addprefix $(OUT)/,$(OBJS))` 利用字串函式 `addprefix` 加入<s>資料夾</s> 目錄路徑
:::danger
directory 的中文翻譯是「目錄」，不是「資料夾」(folder)，UNIX 使用 directory 這詞，請注意 --jserv
:::

最後得到的結果是：
OBJS = .build/stopwatch.o .build/matrix_naive.o
deps = .build/stopwatch.o.d .build/matrix_naive.o.d

我對這段稍微修改一下，程式變短卻可得到一樣結果

OBJS := \
	stopwatch.o \
	matrix_naive.o
	
OBJS := $(addprefix $(OUT)/,$(OBJS))
deps := $(OBJS:%.o=%.o.d)

.d 檔可以把~~程式碼內 `#include` 的函式庫資訊~~ 個別 compilation unit 的相依性儲存起來
:::danger
不是函示庫的資訊，是個別 compilation unit 的相依性。你可以送一個簡化 Makefile 的 pull request 到 GitHub 上 --jserv
:::
:::info
PR已送 --yangyang95
:::
下面說明這段

$(OUT)/%.o: %.c $(OUT)
	$(CC) $(CFLAGS) -c -o $@ -MMD -MF $@.d $<

`-MMD` 標籤是用來自動生成依賴性 (連結 .d 檔)
`-MF file` : When used with -M or -MM, specifies a file to write the dependencies to

參考資料：
* [twzjwang HackMD 筆記](https://hackmd.io/s/rkFhTyK3x#解析)

## matrix 解說
這段程式碼太漂亮惹...

#define DECLARE_MATRIX(col, row) \
    typedef struct { float values[col][row]; } Mat ## col ## x ## row
DECLARE_MATRIX(3, 3);
DECLARE_MATRIX(4, 4);

定義矩陣使用 `DECLARE_MATRIX(col, row);` ，就可以把這個結構漂漂亮亮的拿來用

(Mat4x4) {
        .values = {
            { 1, 2, 3, 4, },
            { 5, 6, 7, 8, },
            { 1, 2, 3, 4, },
            { 5, 6, 7, 8, },
        }

## n*m 矩陣處理

static float* matrix_alloc(int row, int col)
{
    float *values = (float *)calloc(row * col, sizeof(float));
    return values;
}

static Matrix* create(int row, int col)
{
    Matrix *matrix = (Matrix*)malloc(sizeof(Matrix));
    matrix->row = row;
    matrix->col = col;
    matrix->priv = matrix_alloc(row, col);
    return matrix;
}

改用 float 陣列儲存矩陣的資料，並建立 `matrix_alloc` 函式來做陣列動態宣告

並且在矩陣結構加入 `create` 的方法，用以宣告矩陣的大小

實際使用：

float A[4][5] = {
    { 1, 2, 3, 4, 5,},
    { 5, 6, 7, 8, 9,},
    { 1, 2, 3, 4, 5,},
    { 5, 6, 7, 8, 9,},
};

Matrix *m;

m = algo->create(4, 5);
algo->assign(m, *A);

## 矩陣列印
加入新的方法用來列印矩陣

static void print(Matrix *thiz)
{
    int col = thiz->col;
    for (int i = 0; i < thiz->row; i++) {
        for (int j = 0; j < thiz->col; j++) {
            printf("%5g ", PRIV(thiz)[i*col + j]);
        }
        printf("\n");
    }
}

## StopWatch
直接來看 `test-stopwatch.c` 的程式碼

int main()
{
    watch_p ctx = Stopwatch.create();
    if (!ctx) return -1;

    Stopwatch.start(ctx);
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        printf("\b  %d\r", i);;
	fflush(stdout);
        sleep(1);
    }
    double now = Stopwatch.read(ctx);

    Stopwatch.destroy(ctx);
    return !now;
}

用法相當好懂 `create -> start -> read -> destroy`

大部分的 `stopwatch.c` 程式碼都挺好理解的，這邊拉出其中一個 helper function `time_add` 說明

static struct timespec time_add(struct timespec t1, struct timespec t2)
{
    long sec = t2.tv_sec + t1.tv_sec;
    long nsec = t2.tv_nsec + t1.tv_nsec;
    if (nsec >= 1000000000) {
        nsec -= 1000000000;
        sec++;
    }
    return (struct timespec) {
        .tv_sec = sec, .tv_nsec = nsec
    };
}

這邊在做時間進位，nanosecond 超過 $10^9$ 時進位成 second

特別的是，return 的地方先宣告一個矩陣賦值後才回傳，這樣的寫法可以學習一下