情報処理Ⅱ 第１０回：２００４年１月１３日（火）. 本日のテーマ 標準入出力 標準入力と標準出力 いくつかの標準入出力関数 記憶域管理関数 malloc, free など 実行時に配列領域を確保する手法 落ち穂拾い 入力の与え方 コメントの書き方 制御文 知っておくべき「 C 言語の文法」

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1 情報処理Ⅱ 第１０回：２００４年１月１３日（火）

2 本日のテーマ 標準入出力 標準入力と標準出力 いくつかの標準入出力関数 記憶域管理関数 malloc, free など 実行時に配列領域を確保する手法 落ち穂拾い 入力の与え方 コメントの書き方 制御文 知っておくべき「 C 言語の文法」

3 問題（授業がつまらない人のた めに） ファイルを入力にとり，その中で最も長い行を出力 せよ． 最も長い行 = バイト数が最も多い行 複数ある場合は最初の一つのみ出力する． 標準入力に入力されたデータの中で，最も長い行を 出力せよ．

4 落ち穂拾い１：入力の与え方 プログラム内に書き込む． int a = 44, b = 16; int a = 44, b = 16; コマンドライン引数から獲得する． int main(int argc, char *argv[ ]) int main(int argc, char *argv[ ]) 標準入力（キーボード入力）から獲得する． scanf を用いる． getchar や fgets などを用いる． ファイルをアクセスする． fopen, fread などを用いる．

5 入力の与え方：得失（１） プログラム内に書き込む（埋め込む）． ハードコーティングとも呼ばれる． 手軽（原始的）であり，他の環境でも実行しやすい． 入力の値の型は，プログラム内で指定できる． 入力の値が変わるたびにコンパイルが必要． コマンドライン引数から獲得する． 入力の値が変わってもコンパイル不要． 実行時に毎回引数指定が必要．ただしシェルのヒス トリ機能を使えば省力化できる． 入力サイズには（現実的な）制限がある． 入力の値の型は必ず文字列． メリットとデメ リット

6 入力の与え方：得失（２） 標準入力から獲得する． 入力の値が変わってもコンパイル不要． 入力サイズに制限がない． 実行時に毎回入力が必要．ただしシェルのリダイレ クション機能を使えば省力化できる． 入力の値の型は原則として文字または文字列． ファイルをアクセスする． 最も洗練された手法． 標準入力の特長を受け継ぐ． ファイルの内容を変えなければ，同じ入力が得られ る． プログラムは複雑になる．

7 入力の与え方：比較 コマンドライン引数 ファイルアクセス 標準入力 埋め込み 原始的 固定 洗練 柔軟 静的 （ main 関数実行前に 入力値が決まる） 動的 （実行中に入力値を 与える）

8 標準入力と標準出力 stdin 標準入力 (standard input, stdin) 通常はコンソール入力 ( キーボード入力 ) stdout 標準出力 (standard output, stdout) 通常はコンソール出力 ( 画面表示 ) シェルのリダイレクション機能を用いて変更可能． 実行例 : find > files 実行例 : patch -p0 < patch-2.4.20 シェルのパイプ機能を用いて，あるプログラムの標 準出力と別のプログラムの標準入力を接続できる． 実行例 : echo '1+2*3' | bc

9 例題１ 標準入力から入力を受け取り，各行の先頭に行番号 をつけて標準出力に出力する．

10 標準入力・標準出力とコンソー ル 実行環境 （ OS など ) abc\n... 1:abc\n... 標準入力 標準出力 は 1 バイト 実行プログラム コンソール 実行コマンド 入力（エコーバック） 出力

11 標準入力に関するライブラリ関 数 int getchar(void); 標準入力から 1 文字 (1 バイト ) 読み込む． 戻り値は unsigned char 型の値，もしくは定数 EOF ． char *gets(char *s); 標準入力から 1 行読み込み， s の指す領域に格納する． 1 行が， s の領域サイズよりも大きいとしても，その まま格納しようとする． int scanf(const char *format,...); format に従って標準入力から入力を読み込み，第 2 引 数以降が参照する領域に格納する． 読み込みに失敗すれば，入力が進まない． なるべく使わな い！

12 標準出力に関するライブラリ関 数 int putchar(int c); c を unsigned char に変換した上で，標準出力に (1 文 字 ) 出力する． char *puts(const char *s); 文字列 s と改行文字を標準出力に出力する． int printf(const char *format,...); format に従って標準出力に出力する．

13 例題２ 標準入力から入力を受け取り，最も長い行を出力す る． ただし， 255 バイト以上の行には対処できない． 対策 「 1 行は 255 バイトまで」を仕様にする． 配列に格納できる字数を大きくする． 配列領域を実行時に確保する．

14 ヒープ領域を 用いる． 実行時の領域確保について プログラム実行時 (main 関数に制御が移る前 ) に static 変数のオブジェクトが確保，初期化される． プログラム終了時に破棄される． ブロックが実行されるときに auto 変数のオブジェクトが確保される． ブロック終了時に破棄される． 記憶域管理関数 (malloc, calloc など ) を呼び出すと オブジェクトとして使用できる領域が確保される． free などの関数が呼び出されるか，プログラム終了時に 破棄される． スタック領域 を用いる．

15 malloc の基本的な使い方 準備 #include #include int *p; int *p; p = (int *)malloc(sizeof(int)); p = (int *)malloc(sizeof(int)); とすると， *p が int 型変数として利用可能． p = (int *)malloc(sizeof(int) * 10); p = (int *)malloc(sizeof(int) * 10); とすると， p[0],..., p[9] が int 型変数として利用可能． p sizeof(int) *10 バイトの領域 p[0]p[1]p[9]…

16 malloc 使用の注意点 領域の値は不定であるため，必要に応じて初期化す る．代わりに calloc を使用すれば，すべて 0 に初期 化された領域が得られる． p はポインタ変数なので，左辺値になり得る（ p++; などとできる）． if ((p = (int *)malloc(sizeof(int) * 10)) == NULL) { エラー処理 } 領域確保に失敗すると NULL を返すので， if ((p = (int *)malloc(sizeof(int) * 10)) == NULL) { エラー処理 } などとするのが一般的．

17 例題３（例題２の改良） 標準入力から入力を受け取り，最も長い行を出力す る． 1 行のバイト数制限をなくす． ついでに，入力に '\0' があっても適切に処理するよ うにする．

18 （一般的な）標準入出力関数 操作対象（関数への入力）は，ファイルポインタ． stdio.h で定義されている「ファイル構造体」のポイ ンタ． 型は FILE * 標準入力・標準出力に対する関数は，標準入出力関 数および stdin, stdout を用いた関数形式マクロによ り定義されている ( ことが多い ) ． 例 : #define getchar( ) getc(stdin) 引数なしの関数形式マク ロ (void を書かない )

19 落ち穂拾い２：コメントの書き 方 コメント（注釈）の書き方 /* … */ /* … */ // … // … #if 0 … #endif #if 0 … #endif 書くべき箇所 ファイルの先頭 : ファイル名，作成者，作成日時など 関数定義の直前 : 機能，入出力など 型，変数，定数などを定義する行 : 意味・役割など 留意すべきプログラムコードの近辺 : 処理内容 書いてはいけない プログラムコードを見れば明らかな処理内容 複数行可．入れ子にできない． 行末まで．最近の規格で認められた． 行単位．入れ子にできる．本来の使い 方ではないので，「清書」では書かな い．

20 落ち穂拾い３：制御文 (1) if ( 条件 ) 処理 ;if ( 条件 ) { 処理 ;} if ( 条件 ) 処理 ; と if ( 条件 ) { 処理 ;} は，「処理」が （文法的に，一つの）文であれば，同じ．常に後者 の書式を用いるプログラマも多い． else, while, for にも当てはまる． if と，真のときに実行する文や else との対応に注意． if ( 条件 1) if ( 条件 2) 処理 1; else 処理 2; if ( 条件 1) { if ( 条件 2) 処理 1; } else 処理 2; if ( 条件 ) 処理 1; 処理 2; if ( 条件 ) { 処理 1; 処理 2; } 違う ! 条件の真偽にかかわらず 処理 2 を実行する． 条件 1 が真，条件 2 が偽のとき に限り，処理 2 を実行する． 違う !

21 落ち穂拾い３：制御文 ( ２ ) while や for のループ中に break break があれば，そこでループを抜ける． continue continue があれば，それ以降の処理を行わずに条件判 定に戻る (for ループでは増分処理を行う ) ． 無限ループの決まり文句 while (1) { 処理 } while (1) { 処理 } for (;;) { 処理 } for (;;) { 処理 } 空文を使ったループ while ( 代入および条件判定 ); while ( 代入および条件判定 ); for ( 初期化 ; 条件判定 ; 増分処理 ); for ( 初期化 ; 条件判定 ; 増分処理 ); 通常，処理の中に break を置き，何ら かの条件でループから抜けるように 書く． セミコロンの前で 改行する（セミコ ロンのみの行を作 る）書法もある．

22 知っておくべき「 C 言語の文 法」 型 算術型，ポインタ型，関数型，構造体 (struct) と共用 体 (union) ， typedef ，列挙型 (enum) 制御文 if, while, for, do ～ while, switch ～ case return, break, continue 配列とポインタ 演算子および式評価 識別子（変数，関数，ラベル） 前処理指令 青線部 : 主な出題範囲

23 今後の予定 １月２０日（火）：おさらい １月２７日（火）：試験 ２月３日（火） ：補講．プログラミング能率向上 のノウハウについて（採点対象外）

24 試験について 日時：１月２７日（火） 14:50 ～ 16:20 場所： A203 以下の２点の持ち込みを認める． C 言語に関する書籍 １冊 自筆ノート１冊，もしくは，シート１枚 ルーズリーフも許可するが，常にバインダに綴じておき， シートを取り出さないこと（カンニング防止のため） 持ち込み不可のもの 計算機類（電卓，ノート PC など） ２枚以上のシート（カンニング防止のため．ステー プラなどで綴じていても不可とする．） シートなどを貼り付けた書籍やノート

25 発展的な話題 : なぜ scanf はいけ ないのか http://www.cda.ics.saitama- u.ac.jp/~maekawa/lect/C/file-io.html が詳しい． while (scanf(…) != EOF) while (scanf(…) != EOF) は厳禁 ! 変換に失敗すれば，無限ループになる． 代替案 : while (scanf(…) == 変換の個数 ) while (scanf(…) == 変換の個数 ) 変換に失敗すれば，そこで while ループを抜ける． fgets で文字列領域に格納し， sscanf で変換する． 変換に失敗しても，その入力だけを読み飛ばせる．