C言語入門

Transcription

1 1 C 言語入門 第 15 週 プログラミング言語 Ⅰ( 実習を含む ), 計算機言語 Ⅰ 計算機言語演習 Ⅰ, 情報処理言語 Ⅰ( 実習を含む )

2 補足 2

3 return 文 return 戻り値 ; 関数から抜けて呼び出し元へ戻り値を渡す return 文を実行すると呼び出し元に戻るのでそれ以降の文は実行されない return_test1.c int sub() { return 123; printf("hello n"); } void main() { int x = sub(); printf("%d n", x); } return 文に与えた値が関数の戻り値になり演算に使用される mintty + bash + GNU C $ gcc return_test1.c &&./a 123

4 return 文 戻り値の型は必要に応じて適切な型を選ぶ 例えばもし浮動小数点数の値を戻したいなら戻り値の型は double でないといけない return_test2.c int sub() { return 1.23; } void main() { double = sub(); printf("%f n", x); } この例では戻り値の型は int なので return 文に double を与えても戻り値は int 型にキャストされるので整数になる mintty + bash + GNU C $ gcc return_test2.c &&./a

5 教科書 pp , [1] pp , 講義資料第 7 週 pp , 第 11 週 pp 第 13 週 pp コマンドライン引数 char *argv[] は char* 型の配列 mintty + bash $./argtest a b "c d" "e "f" argc = 5 argv[0] = "./argtest" argv[1] = "a" argv[2] = "b" argv[3] = "c d" argv[4] = "e"f" 正確には関数の引数で最初の [] は * と同じだったので char *argv[] は char **argv と同じつまり char 型へのポインタへのポインタ argv[1] argv[2] argv[3] argv[4] 'a' ' 0' 'b' ' 0' 'c' ' ' 'd' ' 0' 'e' '"' f ' 0'

6 データ型の制限 : <limits.h> CHAR_BIT char 型のビット数 CHAR_MAX UCHAR_MAX または SCHAR_MAX CHAR_MIN 0 または SCHAR_MIN SCHAR_MIN, SHRT_MIN, INT_MIN, LONG_MIN signed の char, short, int, long の最小値 SCHAR_MAX, SHRT_MAX, INT_MAX, LONG_MAX signed の char, short, int, long の最大値 UCHAR_MAX, USHRT_MAX, UINT_MAX, ULONG_MAX unsigned の char, short, int, long の最大値 なお unsigned 型は負の数がないので最小値は 0 である

7 データ型の制限 : <float.h> FLT_RADIX, DBL_RADIX 指数表現の基数 FLT_DIG, DBL_DIG 精度の 10 進桁数 FLT_MANT_DIG, DBL_MANT_DIG 仮数部における基数 (RADIX) の桁数 FLT_EPSILON, DBL_EPSILON x 1.0 となる最小の x FLT_MAX, DBL_MAX float, double の最大値 FLT_MIN, DBL_MIN float, double の正規化された最小の浮動小数値 FLT_MAX_EXP, DBL_MAX_EXP RADIX n 1 が表現可能な n の最大値 FLT_MIN_EXP, DBL_MIN_EXP 10 n を正規化された浮動小数値として表現可能な n の最小値

8 この授業で扱わなかったこと 構造体と共用体 : struct, union 型定義 : typedef 可変長引数 : <stdarg.h> va_list, va_start, va_arg, va_end 非局所ジャンプ : <setjmp.h> シグナル処理 : <signal.h>

9 C 言語の開発支援ツール 9

10 10 分割コンパイル ファイルが多くなるとコンパイルが大変 mintty + bash + GNU C $ gcc strtoi_test.c strtoi.c strtosign.c strtobase.c basetoint.c base36toint.c $ cmd + Borland C++ >bcc32 strtoi_test.c strtoi.c strtosign.c strtobase.c basetoint.c base36toint.c Borland C for Win32 Copyright (c) 1993, 2000 Borland strtoi_test.c: strtoi.c: strtosign.c: strtobase.c: basetoint.c: base36toint.c: Turbo Incremental Link 5.00 Copyright (c) 1997, 2000 Borland 一度実行すればカーソルキーの上下でコマンドの実行履歴から選べるが 最初が面倒 1 ファイルしか変更してないのに全ファイルコンパイルし直すのは非効率

11 11 make コマンド 依存関係を記述し必要な処理だけ行う Makefile に依存関係と作成方法を記述する Makefile.cygwin.strtoi_test,1 all: strtoi_test.exe strtoi_test.exe: strtoi_test.c strtoi.c strtosign.c strtobase.c basetoint.c base36toint.c $(CC) -o $^ clean: -rm strtoi_test.exe Makefile.bcc32.strtoi_test 作成するファイル : 材料のファイル... タブ... 作成方法 all: strtoi_test.exe strtoi_test.exe: strtoi_test.c strtoi.c strtosign.c strtobase.c basetoint.c base36toint.c $(CC) strtoi_test.c strtoi.c strtosign.c strtobase.c basetoint.c base36toint.c clean: -DEL strtoi_test.exe *.obj *.tds

12 12 make コマンド make と打つだけで自動的にコンパイル mintty + bash + GNU C $ make -f Makefile.cygwin.strtoi_test,1 cc -o strtoi_test.exe strtoi_test.c strtoi.c strtosign.c strtobase.c basetoint.c base36toint.c cmd + Borland C++ >make -f Makefile.bcc32.strtoi_test MAKE Version 5.2 Copyright (c) 1987, 2000 Borland bcc32 strtoi_test.c strtoi.c strtosign.c strtobase.c basetoint.c base36t oint.c Borland C for Win32 Copyright (c) 1993, 2000 Borland strtoi_test.c: strtoi.c: strtosign.c: strtobase.c: basetoint.c: base36toint.c: Turbo Incremental Link 5.00 Copyright (c) 1997, 2000 Borland

13 13 make コマンド 依存関係の記述 Makefile.cygwin.strtoi_test,2 all: strtoi_test.exe 作成するファイル : 材料のファイル... タブ... 作成方法 strtoi_test.exe: strtoi_test.o strtoi.o strtosign.o strtobase.o basetoint.o base36toint.o $(CC) -o $@ $^ strtoi_test.o: strtoi_test.c myfunc_week10.h strtoi.o: strtoi.c myfunc_week10.h myfunc_week11.h myfunc_week12.h strtosign.o: strtosign.c myfunc_week12.h strtobase.o: strtobase.c myfunc_week12.h basetoint.o: basetoint.c myfunc_week11.h base36toint.o: base36toint.c myfunc_week11.h clean: 標準的な作成方法で良い場合は作成方法は省略出来る -rm strtoi_test.exe strtoi_test.o strtoi.o strtosign.o strtobase.o basetoint.o base36toint.o

14 14 依存関係の解決 mintty + bash + GNU C make コマンド $ make -f Makefile.cygwin.strtoi_test,2 cc -c -o strtoi_test.o strtoi_test.c cc -c -o strtoi.o strtoi.c cc -c -o strtosign.o strtosign.c cc -c -o strtobase.o strtobase.c cc -c -o basetoint.o basetoint.c cc -c -o base36toint.o base36toint.c cc -o strtoi_test.exe strtoi_test.o strtoi.o strtosign.o strtobase.o basetoint.o base36toint.o $ make make: Nothing to be done for 'all'. $ rm strtosign.o コンパイルが完了しているので改めてコンパイルする必要がなかった 直前に削除したため改めてコンパイルが必要になったファイルだけ処理し直しててくれている $ make cc -c -o strtosign.o strtosign.c cc -o strtoi_test.exe strtoi_test.o strtoi.o strtosign.o strtobase.o basetoint.o base36toint.o

15 15 make コマンド 依存関係の解決 例 : 必要に応じて適宜作成方法を実行する 材料のファイルが不足している場合 作成するファイル ( 旧 ) 材料のファイル( 新 ) の場合

16 16 make コマンド 同じ make という名前が付いていて基本は同じだが方言があり 細かい違いがある Wikipedia / make GNU Make Embarcadero / MAKE JM / make (1) FreeBSD 9.0-RELEASE-K / make (1) MSDN / NMAKE Reference

17 17 その他のビルドツール Autotools autoconf, automake, libtool の総称 UNIX 系のソフトウェアでは標準的なビルドツール 以下の標準的な手順でビルド出来るようになる mintty + bash + GNU C $./configure $ make $ make install 書籍 GNU AUTOCONF, AUTOMAKE, AND LIBTOOL ( 無料オンライン版 ) Wikipedia / Autotools

18 18 その他のビルドツール CMake - マルチプラットフォームな Makefile 作成ツール Wikipedia / CMake

19 教科書 pp ライブラリの自作 標準ライブラリ関数はアーカイブやライブラリと呼ばれる複数のオブジェクトファイルを 1 つにまとめたファイルとして提供されている cygwin では /usr/lib/libc.a 等 Borland C++ では C: boland bcc32 Lib cw32.lib 等 標準ライブラリはコンパイル時に自動的にリンクされる 但し <math.h> 等は -lm 等として明示的に /usr/lib/libm.a をリンクする必要がある場合もある

20 20 ライブラリの自作 複数のオブジェクトファイルを 1 つのファイルにまとめるにはアーカイバやライブラリアンと呼ばれるツールを用いる JM / ar (1) 作成方法 : ar q ライブラリ名オブジェクトファイル名... embarcadero / ライブラリマネージャ TLIB.EXE 作成方法 : tlib ライブラリ名 -+ オブジェクトファイル名...

21 21 ライブラリの自作 (Cygwin) 複数のオブジェクトファイル (.o ファイル ) を 1 つの.a ファイルにまとめる まとめたファイルをアーカイブ (archive) またはスタティックライブラリ (static library) と呼ぶ mintty + bash + GNU C $ gcc -c strtoi.c strtosign.c strtobase.c basetoint.c base36toint.c $ ar q myfunc.a strtoi.o strtosign.o strtobase.o basetoint.o base36toint.o ar: myfunc.a を作成しています $ gcc strtoi_test.c myfunc.a 必要な.o ファイルを myfunc.a から探してリンクし実行ファイルを作成 複数の.o ファイルをまとめた.a ファイルの作成

22 22 ライブラリの自作 (Borland C++) 複数のオブジェクトファイル (.obj ファイル ) を 1 つの.lib ファイルにまとめる まとめたファイルをライブラリと呼ぶ cmd + Borland C++ >bcc32 /c strtoi.c strtosign.c strtobase.cbasetoint.c base36toint.c Borland C for Win32 Copyright (c) 1993, 2000 Borland strtoi.c: strtosign.c: strtobase.c: basetoint.c: base36toint.c: 複数の.o ファイルをまとめた.lib ファイルの作成 >tlib myfunc.lib -+strtoi.obj -+strtosign.obj -+strtobase.obj -+basetoint.obj -+base36toint.obj TLIB 4.5 Copyright (c) 1987, 1999 Inprise Corporation >bcc32 strtoi_test.c myfunc.lib Borland C for Win32 Copyright (c) 1993, 2000 Borland strtoi_test.c: Turbo Incremental Link 5.00 Copyright (c) 1997, 2000 Borland 必要な.obj ファイルを myfunc.lib から探してリンクし実行ファイルを作成

23 23 ライブラリの自作 make によるアーカイブの作成 Makefile.cygwin.myfunc.a all: myfunc.a myfunc.a: strtoi.o strtosign.o strtobase.o basetoint.o base36toint.o $(AR) q $@ $^ strtoi_test.o: strtoi_test.c myfunc_week10.h strtoi.o: strtoi.c myfunc_week10.h myfunc_week11.h myfunc_week12.h strtosign.o: strtosign.c myfunc_week12.h strtobase.o: strtobase.c myfunc_week12.h basetoint.o: basetoint.c myfunc_week11.h base36toint.o: base36toint.c myfunc_week11.h clean: -rm myfunc.a strtoi.o strtosign.o strtobase.o basetoint.o base36toint.o

24 24 ライブラリの自作 make によるアーカイブの作成 mintty + bash + GNU C $ make -f Makefile.cygwin.myfunc.a cc -c -o strtoi.o strtoi.c cc -c -o strtosign.o strtosign.c cc -c -o strtobase.o strtobase.c cc -c -o basetoint.o basetoint.c cc -c -o base36toint.o base36toint.c ar q myfunc.a strtoi.o strtosign.o strtobase.o basetoint.o base36toint.o ar: myfunc.a を作成しています

25 教科書 pp ユニットテスト ( 単体テスト ) 標準ライブラリヘッダ <assert.h> assert マクロの利用 ユニットテストツールの利用 CUnit

26 26 assert マクロ void assert(int expression) expression がゼロの場合以下のメッセージを stderr に出力し abort する Assertion failed: expression, file filename, line nnn <assert.h> をインクルードする時点で NDEBUG マクロが定義されていると assert マクロは無視される ユニットテストだけでなくデバッグ時のみ有効にする不正値のチェック等でも利用される

27 27 assert マクロ 専用のテストルーチンで使用した例 is_leap_year_assert.c void test_leap_year() { assert(is_leap_year(-400) == 1); assert(is_leap_year(- 56) == 1); assert(is_leap_year(- 4) == 1); assert(is_leap_year( 0) == 1); assert(is_leap_year( 4) == 1); assert(is_leap_year( 56) == 1); assert(is_leap_year( 400) == 1); assert(is_leap_year(1996) == 1); assert(is_leap_year(2000) == 1); assert(is_leap_year(2004) == 1); } is_leap_year_assert.c int main() { test_leap_year(); test_normal_year(); return EXIT_SUCCESS; } is_leap_year_assert.c void test_normal_year() { assert(is_leap_year(-300) == 0); assert(is_leap_year(-200) == 0); assert(is_leap_year(-100) == 0); assert(is_leap_year(- 3) == 0); assert(is_leap_year(- 2) == 0); assert(is_leap_year(- 1) == 0); assert(is_leap_year( 1) == 0); assert(is_leap_year( 2) == 0); assert(is_leap_year( 3) == 0); assert(is_leap_year( 100) == 0); assert(is_leap_year( 200) == 0); assert(is_leap_year( 300) == 0); assert(is_leap_year(1900) == 0); assert(is_leap_year(1997) == 0); assert(is_leap_year(1998) == 0); assert(is_leap_year(1999) == 0); assert(is_leap_year(2001) == 0); assert(is_leap_year(2002) == 0); assert(is_leap_year(2003) == 0); }

28 28 assert マクロ 専用のテストルーチンで使用した例 エラーがなければ何も起きない mintty + bash + GNU C $ gcc is_leap_year_assert.c is_leap_year_func_4_2.c &&./a エラーがあるとそこで実行が中断する mintty + bash + GNU C $ gcc is_leap_year_assert.c is_leap_year_func_4_2.c &&./a assertion "is_leap_year( 0) == 1" failed: file "is_leap_year_assert.c", line 10, function: test_leap_year Aborted ( コアダンプ )

29 29 CUnit 専用のテストルーチンを作成して使用 is_leap_year_cunit.c static CU_TestInfo test_is_leap_year[] = { {"leap year", test_leap_year}, {"normal year", test_normal_year}, CU_TEST_INFO_NULL, }; static CU_SuiteInfo suites[] = { {"is_leap_year test", NULL, NULL, test_is_leap_year}, CU_SUITE_INFO_NULL, }; is_leap_year_cunit.c void test_leap_year() { CU_ASSERT_EQUAL(is_leap_year(-400), 1); CU_ASSERT_EQUAL(is_leap_year(- 56), 1); CU_ASSERT_EQUAL(is_leap_year(- 4), 1); CU_ASSERT_EQUAL(is_leap_year(1996), 1); CU_ASSERT_EQUAL(is_leap_year(2000), 1); CU_ASSERT_EQUAL(is_leap_year(2004), 1); } int main() { CU_initialize_registry(); CU_register_suites(suites); CU_basic_set_mode(CU_BRM_VERBOSE); CU_basic_run_tests(); CU_cleanup_registry(); return EXIT_SUCCESS; } is_leap_year_cunit.c void test_normal_year() { CU_ASSERT_EQUAL(is_leap_year(-300), 0); CU_ASSERT_EQUAL(is_leap_year(-200), 0); CU_ASSERT_EQUAL(is_leap_year(-100), 0); CU_ASSERT_EQUAL(is_leap_year(- 3), 0); CU_ASSERT_EQUAL(is_leap_year(2002), 0); CU_ASSERT_EQUAL(is_leap_year(2003), 0); }

30 30 CUnit 専用のテストルーチンを作成して使用 ユニットテストの達成状況がレポートされる mintty + bash + GNU C $ gcc is_leap_year_cunit.c is_leap_year_func_4_2.c -lcunit &&./a CUnit - A unit testing framework for C - Version Suite: is_leap_year test Test: leap year...passed Test: normal year...passed Run Summary: Type Total Ran Passed Failed Inactive suites 1 1 n/a 0 0 tests asserts n/a Elapsed time = seconds

31 31 差分パッチツール diff : 差分比較 パッチ作成ツール JM / diff (1) Wikipedia / diff patch : 差分適用 ( パッチ適用 ) ツール JM / patch (1) Wikipedia / patch 単一ファイルのパッチの作成 $ diff -c myfile.orig myfile > myfile.patch ディレクトリ以下のパッチの作成 $ diff -crn mydir.orig mydir > mydir.patch パッチの適用 $ patch < myfile.patch カレントディレクトリへのパッチの適用 $ patch -p0 -d. < mydir.patch

32 32 バージョン管理ツール RCS Wikipedia / Revision Control System CVS Wikipedia / Concurrent Version System Subversion Wikipedia / Apache Subversion Mercurial Wikipedia / Mercurial Bazaar Wikipedia / Bazaar git Wikipedia / git 過去の改変の記録を残したり複数人で共同で作業する際に役立つ github の登場で人気になっている

33 33 参考文献 [1] B.W. カーニハン /D.M. リッチー著石田晴久訳 プログラミング言語 C 第 2 版 ANSI 規格準拠 共立出版 (1989)

34 おつかれさまでした 来週の試験です しっかり復習しておきましょう おしまい お か だ