# G04: list

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主講人: [jserv](http://wiki.csie.ncku.edu.tw/User/jserv) / 課程討論區: [2019 年系統軟體課程](https://www.facebook.com/groups/system.software2019/)
:mega: 返回「[進階電腦系統理論與實作](http://wiki.csie.ncku.edu.tw/sysprog/schedule)」課程進度表
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==[作業說明直播錄影](https://youtu.be/HlvvnRXzleQ)==

## 預期目標

* 學習 Linux 核心原始程式碼的資料結構
* 資料封裝和 C 語言程式設計技巧
* 設計 unit test

## Linux 風格的 linked list

閱讀 [你所不知道的C語言: linked list 和非連續記憶體操作](https://hackmd.io/s/SkE33UTHf) 共筆和觀看解說錄影。

$ git clone https://github.com/sysprog21/linux-list
$ cd linux-list
$ make

預期會得到以下輸出:

  CC   tests/containerof.o
  LD   tests/containerof
*** Validating tests/containerof ***
 [ Verified ]
...
  CC   tests/list_cut_position.o
  LD   tests/list_cut_position
*** Validating tests/list\_cut\_position ***
 [ Verified ]

其中 `include/list.h` 學習 Linux 核心原始程式碼的 linked list 資料結構實作程式碼。

- [ ] 自我檢查事項:

* 為何 Linux 採用 macro 來實作 linked list？一般的 function call 有何成本？
* Linux 應用 linked list 在哪些場合？舉三個案例並附上對應程式碼，需要解說，以及揣摩對應的考量
* GNU extension 的 [typeof](https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Typeof.html) 有何作用？在程式碼中扮演什麼角色？
* 解釋以下巨集的原理

#define container_of(ptr, type, member)                            \
    __extension__({                                                \
        const __typeof__(((type *) 0)->member) *__pmember = (ptr); \
        (type *) ((char *) __pmember - offsetof(type, member));    \
    })

* 除了你熟悉的 add 和 delete 操作，`list.h` 還定義一系列操作，為什麼呢？這些有什麼益處？
* `LIST_POISONING` 這樣的設計有何意義？提示: 和 [Linux 核心記憶體管理](https://hackmd.io/@sysprog/rJBXOchtE)有關
* linked list 採用環狀是基於哪些考量？
* 什麼情境會需要對 linked list 做排序呢？舉出真實世界的應用，最好在作業系統核心出現
* 什麼情境會需要需要找到 [第 k 大/小元素](https://www.geeksforgeeks.org/kth-smallestlargest-element-unsorted-array/) 呢？又，你打算如何實作？
* `list_for_each_safe` 和 `list_for_each` 的差異在哪？"safe" 在執行時期的影響為何？
* for_each 風格的開發方式對程式開發者的影響為何？
* 提示：對照其他程式語言，如 Perl 和 Python
* 程式註解裡頭大量存在 `@` 符號，這有何意義？你能否應用在後續的程式開發呢？
* 提示: 對照看 Doxygen
* `tests/` 目錄底下的 unit test 的作用為何？就軟體工程來說的精神為何？
* `tests/` 目錄的 unit test 可如何持續精進和改善呢？

## 作業要求

* 回答上述「Linux 風格的 linked list」裡頭「自我檢查清單」的所有問題，需要附上對應的參考資料和必要的程式碼
* 在 GitHub 上 fork [linux-list](https://github.com/sysprog21/linux-list) 並學習裡頭的技巧，包含裡頭 unit test 的設計，透過給定的 linked list 操作，進而實作出 merge sort
* 附上你的修改過程，也需要讓 `qtest` 得以支援
* 可將 [dict](https://hackmd.io/s/B1Bq5Jat7) 裡頭的測試資料拿來作效能分析的輸入
* 思考提升排序效率的方法，需要做平均和最壞狀況的分析

## 繳交方式
* 編輯 [Homework3 作業區共筆](https://hackmd.io/@sysprog/BJCG-HGdS)，將你的觀察、上述要求的解說、應用場合探討，以及各式效能改善過程，善用 gnuplot 製圖，紀錄於新建立的共筆

## 截止日期

* Oct 16, 2019 (含) 之前
* 越早在 GitHub 上有動態、越早接受 code review，評分越高

## 參考資料
* [2019 年春季班作業區](https://hackmd.io/s/SJ4kPZYS4)
* [2018 年秋季班作業區](https://hackmd.io/s/SkJbKd1c7)
* [2018 年春季班作業區](https://hackmd.io/s/S1iCyyziG)