情報処理Ⅱ ２００６年１１月２４日（金）

本日学ぶこと ポインタを使ったプログラミング 反復語判定の拡張版 対象語は，コマンドライン引数から獲得 文字列走査 ビットパターン出力 int型，float型の値に対して出力 ポインタ値の型変換 コマンドラインオプション

これまでの，補足（１） for文を「forループ」，while文を「whileループ」と呼ぶことがある． ループ = loop = 糸・ひもなどの輪 for文で計数に使用する変数を「ループカウンタ」という．

これまでの，補足（２） char *p = "abc"; としたとき，「文字列p」と書くことがある． 文字列が等しいかを比較するときに，演算子 == は使用できない． char *p = "abc"; char *q = "abc"; のとき， p == q は偽（異なるオブジェクトを指し示している）と考える char p[] = "abc"; char *q = "abc"; のとき， p == q は偽（異なるオブジェクトを指し示している） char p[] = "abc"; char *q = p; のとき， p == q は真（同じオブジェクトを指し示している） 文字列比較は，ライブラリ関数の strcmp を使用する

反復語判定にコマンドライン引数を 仕様 例 入力は，コマンドライン引数から獲得する． コマンドライン引数の各文字列について， 反復語（2回以上の繰り返し）になっていれば「Yes」を， そうでなければ「No」を出力する． 例 ./iterative2 muumuu MuuMuuMuu MuuM "muumuu" : Yes "MuuMuuMuu" : Yes "MuuM" : No

反復語判定：アイディア 反復語は，先頭何文字か（「部分文字列」とここでは言う）の繰り返しである プログラミングの 前に，ちょっと 検討する習慣を！ 反復語判定：アイディア 反復語は，先頭何文字か（「部分文字列」とここでは言う）の繰り返しである ①部分文字列の候補を見つけ，②繰り返しになっているかを確認すればよい． 例１： m u u m u u m u u m u u 例２： a a b b a a b b 部分文字列の性質 その直後の文字が，先頭の文字と一致する． 反復語の長さは，部分文字列の長さで割り切れる． ある語に対して，部分文字列（の候補）は複数あり得る．

反復語判定（部分文字列の候補発見） 先頭から１文字ずつ見て， 部分文字列の候補を求める． p q argv[i] 'm' 'u' 'u' １文字ずつ見ていく処理を 文字列の「走査(scan)」という 先頭から１文字ずつ見て， 部分文字列の候補を求める． 部分文字列は p から q - 1 までの文字配列 p q ヌル文字がない ので，実は文字列 ではない argv[i] 'm' 'u' 'u' 'm' 'u' 'u' '\0'

反復語判定（繰り返しの確認） 対応する文字を１文字ずつ見て比較する． p q argv[i] 'm' 'u' 'u' 'm' 'u' 'u' r が q まで来たら，文字列の先頭に戻る． 繰り返しになっていないか，sが文字列の末尾まで来たら終了． p q argv[i] 'm' 'u' 'u' 'm' 'u' 'u' '\0' 「 r が q まで来たら，文字列の先頭に戻る． 」は，実は不要 （反復語となる文字列の周期性に注意すると，r を s と同様に1増やしていき，減らさないことにしても，判定できる．） r s

反復語判定：ポインタ変数の役割 char *p = argv[i]; char *q; char *r; char *s; 対象文字列 部分文字列（の候補）の次の位置を指す． p から始まり，文字列走査により１ずつ増える． char *r; 繰り返し確認用 p から始まり，反復語であれば，部分文字列を （反復回数-1）回，巡回する char *s; q から始まり，１ずつ増える．

ビットパターン出力１ 仕様 例 応用すれば，任意のアドレスの値を獲得したり，書き換えたりできる．（Cが適度に低水準な理由の一つ！） int型の値を，バイト単位で最上位ビットから最下位ビットの順に，２進数で出力する．バイト間には空白文字を置く． 入力は，プログラム内で指定する． 例 40 ⇒ 00101000 00000000 00000000 00000000 応用すれば，任意のアドレスの値を獲得したり，書き換えたりできる．（Cが適度に低水準な理由の一つ！） 40の２進表記 ??? 「任意のアドレスの値を獲得したり，書き換えたりできる」というのは実は嘘． オペレーティングシステムのメモリ保護機能により，書き換えられないアドレスを書き換えようとすると，エラーが発生し，プログラムは終了する．

ビットパターン出力１：アイディア int x = 40; char *p = (char *)&x; とすると，*p, *(p + 1), ..., *(p + sizeof(x) - 1) は， xの「バイトごとの」中身である． １バイトのビットパターンを求めるプログラムを活用して， バイトごとに出力すればいい！ int x : p p+1 p+2 p+3 char *p : はオブジェクト， は１バイト

ポインタ型のキャストが必要な理由 int x = 40; としたとき， p1+1 int *p1 : int x : p3+1 int *p1 = &x; としてもうまくいかない． char *p2 = &x; は，型が合わない． char *p3 = (char *)&x; とすればうまくいく． int *p1 : p1+1 は１バイト char *p3 : p3+1 int x :

ビットパターン出力２ 仕様 int型のほか，float型の値を，バイト単位で最上位ビットから最下位ビットの順に，２進数で出力できるようにする． 入力は，コマンドラインから指定する．最初の１個の数値のみでよい．数値が指定されなければ，1とする． 数値の前にオプション（コマンドラインオプション）を指定可能 -f : float型の値を出力する(float) -r : バイト単位で逆順に出力する(reverse) -p : バイトごとにそのアドレスも出力する(pointer) 「-frp」のように一括指定も可能

ビットパターン出力２（続き） 実行例 ./intfloatbit ⇒ 00000001 00000000 00000000 00000000 ./intfloatbit -f 1 ⇒ 00000000 00000000 10000000 00111111 ./intfloatbit -f -r 1 ⇒ 00111111 10000000 00000000 00000000 ./intfloatbit -pr 1 ⇒ 0x22eec7:00000000 0x22eec6:00000000 0x22eec5:00000000 0x22eec4:00000001 コマンド名（必ず１つ） コマンドラインオプション（任意個） コマンドパラメータ（任意個） すべて合わせて「実行コマンド」

ビットパターン出力２：構成要素 コマンドラインオプションの獲得（コマンドライン解析）方法 intでもfloatでも出力できる方法 逆順の出力方法

バイトオーダ 実行例 値が「バイト単位で」メモリにどのように格納されるか（バイトオーダ）は，処理系により異なる． ./intfloatbit 1 ⇒ 00000001 00000000 00000000 00000000 ./intfloatbit -r 1 ⇒ 00000000 00000000 00000000 00000001 値が「バイト単位で」メモリにどのように格納されるか（バイトオーダ）は，処理系により異なる． 最下位バイトから最上位バイトの順に格納していくのを，リトルエンディアンという．演習室のLinux環境も該当する． 逆に，最上位バイトから最下位バイトの順に格納するのは，ビッグエンディアンという．ネットワークバイトオーダともいう．

この表現形式も，処理系に依存する（Ｃの規格 ではない）が，多くの処理系で採用されている float型のビットパターンの意味 ./intfloatbit -fr 1 ⇒ 00111111 10000000 00000000 00000000 ./intfloatbit -fr 2 ⇒ 01000000 00000000 00000000 00000000 ./intfloatbit -fr 3 ⇒ 01000000 01000000 00000000 00000000 ./intfloatbit -fr -3 ⇒ 11000000 01000000 00000000 00000000 全ビットが0のとき，値は0 NaNや無限大などの表現も考慮すると，符号のビットが0でも，値が正であるとは限らない． この形式は「IEEE 754形式」と呼ばれる． 符号(1bit) 0なら正 1なら負 指数部(8bit) 底は2，整数値 127を引けば 実際の指数になる． 仮数部(23bit) 2進数，小数点以下 1を加えれば，実際の仮数になる

まとめ int main(int argc, char *argv[])で，コマンドライン引数（文字列の配列）を獲得できる． argv[0]はコマンド名，argv[argc]はNULL 残りの文字列をどう扱うかは，プログラム内で決める 文字列の走査，バイト単位での処理には，char *型のポインタを活用するとよい． ポインタ値のキャスト（型変換）により，アドレスを変えることなく，任意のポインタ型に変換できる．