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前回はファイルの処理と言うことで標準入出力を対象にし、 getchar() 関数 を使って文字の入力を行いました。 演習最後の問題として、 10 文字ずつ区切って出力するという問題を出しまし た。 それを解く上で、段階的に考えるため、以下のようにさらに二問の問題を解い ていくことにします。
まず、ファイル中の行とは、 '\n' で終る文字列です。 厳密性を考えなければこれは '\n' がいくつあるかを数えるプログラムを書け ば良いです。 したがって、このプログラムは次のようになります。
#include <stdio.h>
main(){
char c;
int n=0;
while((c=getchar())!=EOF){
if(c=='\n'){
n++;
}
}
printf("%d 行\n",n);
}
では、次の問題です。
| 入力の種類 | 作業内容 | 次の動作 |
|---|---|---|
| EOF | 終了処理 | 終了 |
| '\n' | 行数の出力、カウンタのリセット | 繰り返しへ |
| 普通の文字 | カウンタを増やす | 繰り返しへ |
この分析だと、EOF 以外は繰り返しを変化させる条件ではありません。 従って while の条件には EOF だけを書けば良いことがわかります。 あと、EOF が行の途中に来ることを考えるとうまくありません。 その時はそこまでの文字数を出力するのが自然な動きだと思われます。 従って、EOF で繰り返しが終ったあと、行の途中までの文字数を出力するよう にします。 これらをまとめると次のプログラムになります。
#include <stdio.h>
main(){
char c;
int n=0;
while((c=getchar())!=EOF){
if(c=='\n'){
printf("%d文字\n",n);
n=0;
}else{
n++;
}
}
if(n>0){
printf("%d文字\n",n);
}
}
このプログラムでも、文字数を数えます。10文字以下の時と、10文字 になった時で動作が変わります。また、改行文字が来ても動作が変わります。 さらに EOF が来ても変わります。 文字として、改行、EOF、その他の文字が来る場合の三通り、一方、10文字以 下と10 文字の二通りで、六通りの場合が存在しますので、表にして動作を考 えます。
| その他の文字 | 改行 | EOF | |
|---|---|---|---|
| 10文字より少ない | 文字を表示、カウンタを更新 | 改行、カウンタをクリア | 終了 |
| 10文字 | 改行、文字を表示、カウンタを1 に | 改行、カウンタをクリ ア | 終了 |
まず、最後まで文字を読み続ける一番外側の while 文に関係あるのは、終了 条件である EOF のみです。 また、10 文字という条件に関係なく改行が来たら改行してカウンタをクリア します。 その他の文字が来た場合ですが、 「10 文字」の条件を 「改行、カウンタをクリア、文字を表示、カウンタを更新」と変えると、ちょ うど 10 文字の時、改行してカウンタをクリアした後は通常と同じ処理で済ま せられます。 以上により、このプログラムは次のようになります。
#include <stdio.h>
main(){
char c;
int n=0;
while((c=getchar())!=EOF){
if(c=='\n'){
printf("\n");
n=0;
}else{
if(n>=10){
printf("\n");
n=0;
}
printf("%c",c);
n++;
}
}
}
プログラム中で特定の部分をまとめて一つの関数とすることがで きます。 関数を作ると、関数名を指定することにより何度でもその部分を呼び出して実 行することができます。 例えば数を二乗する関数は次のように作れます。
double square(double x){
return x*x;
}
最初の double は返す値の型をしめしています。 次の square は関数の名前を示してます。 カッコの中は引数のリストで、型とこの関数の中で使う変数名を対にします。 もし、二つ以上引数があったら double x, double y と型を省略せずにカンマ で区切って列挙します。
これを利用すると直角三角形の二辺から斜辺の長さを求めるプログラムは次の ようになります。
#include <stdio.h>
#include <math.h>
double square(double x){
return x*x;
}
main(){
double x,y;
scanf(%f %f,&x, &y);
printf("直角三角形の斜辺は%f\n",sqrt(square(x)+square(y)));
}
また、関数は常に値を返す必要はなく、一定の処理をさせるだけということも 可能です。 例えば与えた文字を指定した回数だけ表示させる関数は次のように書きます。
void reppr(char c, int n){
int i;
for(i=1; i<=n; i++){
printf("%c",c);
}
return ;
}
ここで void は値を返さない意味です。
C 言語では関数の内部で宣言された変数は、その関数の外部(他の関数など)か らはアクセスできません。 これをローカル変数と言います。 一方、関数の外側でも変数を宣言できます。 これをグローバル変数と言います。 グローバル変数へはどんな関数でもアクセスできます。
なお、グローバル変数と同じ名前の変数をローカル変数として宣言可能です。 おなじ名前になった時は、グローバル変数にはアクセスできず、ローカル変数 にだけアクセスできます。 また、関数の宣言の時に宣言する引数は、値を読み出すことはできますが、そ れは値が与えられたローカル変数なので、書き換えた値は呼び出した側には影 響しません。
但し、グローバル変数の利用には注意が必要です。 グローバル変数は全ての関数からアクセスが可能なので、プログラムミ スなどによりグローバル変数の値がおかしくなった時など、原因の追求が大変 です。
次のプログラムがどのように動くか予想し、また、実際に動かして動作を確か めなさい。
#include <stdio.h>
int i;
int a(int i){
i++;
return i;
}
int b(int j){
i++;
return i;
}
int c(int k){
int i;
i=0;
return i;
}
main(){
i=1;
printf("%d\n",i);
printf("%d ",a(i));
printf("%d\n",i);
printf("%d ",b(i));
printf("%d\n",i);
printf("%d ",c(i));
printf("%d\n",i);
}
C 言語では、変数の値の格納しているメモリの番地を取り扱うことができます。
変数 x に対して、その変数の値のメモリの番地は &x で表します。
また、この番地を変数に代入して処理することもできます。
int 型の変数の番地を扱う変数の型は int * で表します。
int *x,y; と宣言すると x は int の変数の番地を取り扱うこと
ができます。 x = &yで y の番地を代入できます。
また、 *x とするとこれは x に格納されているメモリの番地に入っている値
を表します。 y=1 とすると *x は 1 になります。
このメモリの番地を扱う変数を ポインタ と言います。
このメモリの番地やポインタには様々な利用法があります。
C 言語では関数の中で宣言された変数はローカル変数なので、
何の工夫もなく別の関数からその変数の値を変更することはできません。
一つの変数の値だけなら、 a=f(a) のように関数の戻り値を代
入することで f から a の値を変更できますが、二つ以上の変数に対しては行
えません。
例えば、変数 a と変数 b の値を交換することを考えます。
関数さえ呼び出さなければ次のようにすればできます。
int a=4,b=1;
int c;
c=a;
a=b;
b=c;
この処理はしばしば出てくるので、これを関数としたいところです。 ところが次のようにしても思うように動きません。
#include <stdio.h>
swap(int x, int y){
int z;
z=x;
x=y;
y=z;
return;
}
main(){
int a,b;
a=2; b=3;
swap(a,b);
printf("a=%d, b=%d\n",a,b);
}
関数の引数の宣言での x, y はローカル変数です。 従って、呼び出す側の変数と値は同じですが、既に別の変数ですので、代入し ても呼出側の変数の値は変わりません。
そこで、ポインタを使います。 呼び出し側の変数の番地をサブルーチンに渡し、関数では、その番地に値を書 き込むのです。 次のようにすると思った通りの動きになります。
#include <stdio.h>
swap(int *x, int *y){
int z;
z=*x;
*x=*y;
*y=z;
return;
}
main(){
int a,b;
a=2; b=3;
swap(&a,&b);
printf("a=%d, b=%d\n",a,b);
}
なお、C++ 言語では 他の関数の中で呼び出す側の変数の使用を許可することができま す。 これを、変数呼び出し(C++ 用語では参照呼び出し)と呼びます。 関数定義の際、引数の定義で変数の前に & を付けると参照呼び出しであ ることが指定できます。 次のプログラムは C 言語ではコンパイルできませんが、 C++ ではコンパイル でき、予想通りの動作をします。
#include <stdio.h>
void swap(int &a, int &b){
int c;
c=a;
a=b;
b=c;
return;
}
main(){
int a=3,b=4;
printf("%d, %d\n",a,b);
swap(a,b);
printf("%d, %d\n",a,b);
}
C 言語での配列名は実はポインタです。 配列 a の 0 番目の要素が格納されているメモリ上の番地が a になっていま す。つまり、 &a[0] と a は等しいです。ですから、a[0] と *a は等し いです。
#include <stdio.h>
main(){
double a[]={1.0,2.0,3.0,-1.0};
printf("&a[0]=%d, a=%d\n",(int)&a[0],(int)a);
printf("a[0]=%f, *a=%f\n",a[0],*a);
}
では a[1] と a の関係はどうでしょうか? double のように一文字では表せないようなデータは、複数の番地に渡って格 納されているため、 a の隣の番地はまだ a[0] の内容の続きが入っています。 sizeof 演算子を使うと、その型が何バイトの記憶領域を使うかが 分かります。 筆者の環境では sizeof (double) の値は 8 になっています。 つまり、一つの double 型の変数を格納するのに 8 バイトの記憶領域が必要 になってきます。 ですから、 a[1] の番地は a[0] の番地から 8 バイト先の位置に記憶されて います。 結局、 C 言語の配列というのは次のようにして計算された値になります。
ところが、ポインタの計算では、何の型のポインタかが明らかなため、 +1 を すると、次の要素を指すように値が増えます。つまり、その型のサイズ分だけ 増えます。 結局 a[1]=*(a+1) となります。
#include <stdio.h>
main(){
double a[]={1.0,2.0,3.0,-1.0};
printf("&a[1]=%d, a=%d, sizeof double = %d\n",
(int)&a[1],(int)a,sizeof (double));
printf("a + 1 * sizeof a[0] = %d, a + 1 =%d \n",
(int)a + 1*sizeof a[0], (int)(a+1));
printf("a[1]=%f, *(a+1)=%f\n",a[1],*(a+1));
}
これを使うと、配列の値を次々指し示す場合に ++ などのインクリメントが使えま す。 またループ変数を無くすこともできます。
#include <stdio.h>
main(){
double a[]={1.0,2.0,3.0,-1.0};
double *x;
for(x=a; *x != -1; x++){
printf("%f\n",*x);
}
}
ポインタを使って、文字配列 x[] の内容を文字配列 y[] にコピーするプログ ラムを書きなさい。 但し、下の例において、これ以上変数の宣言をしないこと。
#include <stdio.h>
main(){
char x[]="abcdef";
char y[50];
char *p,*q;
/* p と q を使って x の内容を y にコピーする */
printf("%s をコピーした結果 %s となる\n",x,y);
}
文字配列の内容を別の文字配列にコピーする関数を書き、 x[] の内容を y[] にコピーしなさい。 但し、下の例において、これ以上変数の宣言をしないこと。
#include <stdio.h>
void copy(char *a, char *b){
/* a の内容を b にコピーする */
}
main(){
char x[]="abcdef";
char y[50];
copy(x,y);
printf("%s をコピーした結果 %s となる\n",x,y);
}