情報処理Ⅱ 第９回：２００３年１２月１６日（火）

今回からのルール 構文は，このフォント 使用例は，このフォント

本日のテーマ 前処理（preprocessing) 代表的なライブラリ関数 ライブラリ関数の名前がわかれば，それを自分で使えるようになる！ # から始まる構文 代表的なライブラリ関数 ライブラリ関数の名前がわかれば，それを自分で使えるようになる！

DEBUGPRINT printf("!\n"); 問題（授業がつまらない人の ために） 以下のDEBUGPRINTはどういう意味か？ そうであることをどのように確認すればよいか？ 配布資料のプログラムは仕様通りに動かない．どこをどのように修正すればよいか？ DEBUGPRINT printf("!\n");

前処理とコンパイル（１） 前処理・コンパイル・アセンブル・リンクの各処理は通常，コンパイラ(ccなど)が一手に引き受ける． ソースファイル （前処理前） ソースファイル （前処理後） 前処理 コンパイル アセンブル オブジェクト ファイル 実行ファイル リンク 前処理・コンパイル・アセンブル・リンクの各処理は通常，コンパイラ(ccなど)が一手に引き受ける．

前処理とコンパイル（２） 前処理は， 前処理のコマンド（プリプロセッサ）はcpp 狭義には，「コンパイルに先立って行われる処理」であり，したがってコンパイルとは別 広義には，ccでコンパイルすれば自動的に処理してくれる，という意味でコンパイル作業の一部 前処理のコマンド（プリプロセッサ）はcpp Cの前処理以外にも使用可能

前処理指令 (Preprocessing directive) マクロ定義(#define) オブジェクト形式マクロ ⇒「定数」の定義 関数形式マクロ ⇒「関数もどき」の定義 マクロ定義無効(#undef) ソースファイルの取り込み(#include) 条件付きコンパイル(#if ... #endif)

オブジェクト形式マクロ（１） 語の置き換えを行う． プログラム修正により変わり得る定数値があるときに，よく用いられる． #define 置換対象 置換内容 #define WORD_SIZE 6 と記述すると，それ以降 int a[WORD_SIZE]; は int a[6]; と同じ意味になる． プログラム修正により変わり得る定数値があるときに，よく用いられる． 配列の上限値，他と区別する値など． うまく使うことで，定数値を変えるときのプログラム修正箇所を少なくできる．

オブジェクト形式マクロ（２） 注意点 単純に置き換える． 語のみを置き換える． #define WORD_SIZE 6+1 に対して int a[WORD_SIZE * 2]; は，int a[6+1 * 2]; に置き換えられる（意図した動作ではない）． #define WORD_SIZE (6+1) とすればよい． 語のみを置き換える． print_WORD_SIZE( ) といった「語の一部」や，printf("WORD_SIZE"); といった文字列定数は，置き換えない．

関数形式マクロ（１） オブジェクト形式マクロとほぼ同じ書式． 置換対象に「(…)」をつける． 注意すべき使用例 #define printfint(x) printf("%d\n",x) に対して，printfint(a); は printf("%d\n", a); に置き換えられる． 注意すべき使用例 #define add(x, y) x+y に対して， printf("%d", add(1,-1)); や printf("%d", !add(1,1)); は意図通りに動作しない． #define add(x, y) ((x)+(y)) としなければならない． このxは変数ではない!

関数形式マクロ（２） 置換内容の中で # を用いると，置換対象を文字列にできる． ## を用いると，前後の語を連結できる． #define printfint(x) printf(#x " = %d\n", x) に対してprintfint(a); は printf("a"" = %d\n", a); に置き換えられる（これは printf("a = %d\n", a); と同じ）． ## を用いると，前後の語を連結できる． #define N1 100 #define N2 1000 #define N(i) N##i に対して， N(2) は，N2 に，そして 1000 に置き換えられる． 順に変換（展開）される．

マクロ利用時の注意点 C言語のキーワードも置換可能． #define char signed char は文法上問題ないが，よい書き方ではない．より好ましい例: #define schar signed char typedef signed char schar; 同一内容であれば，同じ名前のマクロを複数定義してもよい．（異なっていればコンパイルエラー．） 置換内容のない名前も定義できる． #define DEBUG 末尾にセミコロンをつけない． #define WORD_SIZE 6; は（たいていの場合）間違い． schar型を新たに定義する．意味は，signed charと同じ．

例題１（デバッグ） うまく動かない． 関数形式マクロを定義して，途中の値を出力するよう埋め込む．

ソースファイルの取り込み #include <ファイル名> #include "ファイル名" ライブラリ関数などが宣言されているヘッダファイルを取り込む（インクルードする）． #include "ファイル名" 自作のファイルを取り込む．

ヘッダファイル ライブラリ関数の関数プロトタイプ，構造体や特殊な型，定数などが宣言・定義されているファイル． #include <stdlib.h> とすると，/usr/include/stdlib.h を取り込む（ヘッダファイルの所在は処理系依存）． 自作するときは，ファイル名を「.h」で終わらせるのが慣例．

ヘッダファイルとライブラリ関数 既に定義されている関数や定数を利用するには，あらかじめ，適切なヘッダファイルをインクルードしなければならない． printf なら #include <stdio.h> NULL なら #include <stdlib.h> が一般的． インクルードすべきヘッダファイル名は，manpage で知ることができる． man 3 printf jman 3 printf JM Project (http://www.linux.or.jp/JM/)

例題１（改良） ライブラリ関数 isdigit を使用して，文字が数字（'0'～'9' のいずれか）か否かを判定する． 定数や関数形式マクロを定義して，値の意味や処理の内容をわかりやすくする．

条件付きコンパイル（１） #if 定数式 … #endif 定数式（前処理時に評価できる式）が真のときに，「…」を残し，そうでなければ「…」を捨てる．

条件付きコンパイル（２） 「#if 定数式」に代えて，「#ifdef 名前」や「#ifndef 名前」も利用可能． 「#else」や「#elif 定数式」も記述可能． 条件付きコンパイルは入れ子にできる． #if 条件式1 … #elif 条件式2 #else #endif 条件付きコンパイルの基本 if (条件式1) { … } else if (条件式2) { } else { } 参考: Cのif文

# define printfint( x ) printf ( #x " = %d\n" , x ) 前処理指令と空白・コメント ...空白は必須 # define printfint( x ) printf ( #x " = %d\n" , x ) ...空白は任意 一つの前処理指令は，１行で書かなければならない．ただし， 行末に「\」を置くことで，複数行で書ける． 関数形式マクロの場合，括弧の途中で改行できる． 前処理指令の中でコメント（/* */ もしくは //)を書くことができる．これは前処理時に空白文字に置き換えられる．

有用なライブラリ関数（１） #include <stdio.h> を必要とするもの putchar(c) … 1文字出力 #include <stdlib.h> を必要とするもの atoi(str) … 文字列からint型数値への変換 exit(0) … プログラムの終了 rand( ) … 乱数生成 #include <string.h>を必要とするもの strcmp(str1, str2) … ２つの文字列を比較 strchr(str, c) … 文字検索

有用なライブラリ関数（２） #include <ctype.h> を必要とするもの isdigit(c) ... 文字が数字であるか判定 tolower(c) … 大文字を小文字に変換 #include <math.h> を必要とするもの exp(x) … eのx乗 floor(x) ... x以下で最大の整数（反対は ceil）

まとめ 前処理指令をうまく使えば，人間にとって読みやすいプログラムを書くことができる． 定数・関数マクロの定義 (#define) 条件付きコンパイル (#if) ライブラリ関数を使うには，#includeを用いて適切なヘッダファイルをインクルードする．

今後の予定 ２００４年１月１３日（火）：第１０回 ２００４年１月２０日（火）：おさらい ２００４年１月２７日（火）：試験 ストリーム，特に標準入力と標準出力について 落ち穂拾い ２００４年１月２０日（火）：おさらい ２００４年１月２７日（火）：試験 ２００４年２月３日（火）に補講（プログラミング能率向上のノウハウ；採点対象外）をすれば出席する人はどのくらいいますか？

発展的な話題：関数名の表記法 printf printf() printf(3) 最も単純な表記法． ただし，コマンド名と一致するケースがある． printf() 関数呼び出しであることを明示する表記法． printf(3) 「詳細を知りたければ，man 3 printfを実行して読むこと」を含めた表記法． manpageはこの形式．Webでもときどき見かける．