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1 情報処理 Ⅱ 第 10 回 2010 年 12 月 20 日 ( 月 )

2 授業の進め方 プリプロセッサ指令 構造体 ファイル入出力 その他の型 記憶域管理関数 2 年以降でさらに学習 習熟 自分の思う通りに, 適切な形で, 配列 文字列プログラムとして表現する. ポインタ変数の関数識別子算術型有効範囲再帰呼び出しライブラリ関数制御文演算子 式評価 プログラムの作成 コンパイル 実行 2

3 本日学ぶこと いくつかの型 typedef 構造体 列挙型 (enum 型 ) なぜ 型 にこだわるか? プログラムを書きやすく読みやすくする 定性的なメリット実行時のコスト ( メモリ使用量など ) を見積もることができ, そこからプログラムの改善が期待できる 定量的なメリット 処理対象のデータを効果的効果的 効率的効率的に取り扱える 既存の機能をもとに, 便利な機能を創れる 以下を読む上での注意 この色とこの色この色は型名を表す. この色は変数名を表す. リ pp

4 typedef 独自に型 (type) を定義 (define) する. 例 ただし, メモリに割り当てるわけでないので, 宣言 である. typedef signed char schar; schar c; signed char c; と同じ typedef unsigned char uchar; uchar c, *p; unsigned char c, *p; と同じ typedef char *String String; String s, t; char *s, *t; と同じ typedef char c5[5] [5]; c5 x, y, z; char x[5], y[5], z[5]; と同じ 構造体の型名定義によく用いられる. リ p.107, pp

5 typedef の考え方 変数の定義 char c5[5] [5]; は, 変数 c5 を定義し, その型は char [5] 型とする. 型の定義 typedef char c5[5] [5]; は,c5 型を定義し, その型は char [5] 型と同一とみなすとみなす. 5

6 構造体 (structure) t 複数のオブジェクトを取りまとめて一つのオブジェクトとして扱うための機構 構造体で表現するとよいもの (2 次元,33 次元などの ) 座標上の点 複素数 行列 ( 行数と列数と各成分 ) 所持金 入 p.242 リ p.366 学生情報 学生番号 :0001 氏名 : 和大太郎情報処理 Ⅰの成績 :80 情報処理 Ⅱ の成績 :75 修得単位数 : (x,y) 6

7 構造体宣言の例 (1) 構文 : struct タグ名 { メンバ宣言子並び }; 例 struct タグ名 型が定義される. struct point { double x; double y; }; struct point p = {1, 1}; 配列と同じ書式で初期化可能 セミコロンを忘れないように p: この x と y を, point 構造体のメンバという. x = 1 y = 1 リ pp , pp

8 構造体宣言の例 (2) 構造体宣言と変数定義を一つの文で struct point { double x; double y; } p; 構造体宣言と型定義を一つの文で typedef struct Point { double x, y; } point; point p; struct Point 型と point 型が定義される, を用いてメンバを一括宣言してよい 入 p.242 リ pp

9 構造体宣言の例 (3) 無名構造体 struct { double x; double y; } p; typedef struct { double x, y; } point; point p; 9

10 double 構造体宣言の例 (4) 行列 ( 行数, 列数とも 10 まで ) struct matrix { }; int row, column; double element[10][10] [10][10]; 行列 ( 成分はポインタ ) struct matrix { int row, column; row column element row column double **element; }; element matrixstruct.c 10

11 struct 構造体宣言の例 (5) 自己参照構造体 struct node { }; char label; struct node *next; struct t node graph[100] [100]; graph[0].label = 'A'; graph[0].next = graph + 1; graph[1].label = 'Z'; graph[1].next = NULL; graph label='a' next label='z' next=null リ p.69, p.143, p.372, p

12 構造体の参照と代入 (1) 前提 struct point { double x, y; }; struct point p, *pp = &p; メンバへのアクセス方法 構造体オブジェクトpのメンバxは p.x と書いて参照 代入ができる. 構造体オブジェクトを指し示すポインタppについては, (*pp).x もしくは pp >x と書けばよい. pp p: x y *pp.x. と > は演算子であり, 最上位の優先順位を持つ. 他の 2 項演算子と異なり, 前後に空白を置かないのが慣習. 入 p.243 リ p.157, pp

13 構造体の参照と代入 (2) 構造体オブジェクトの代入 struct point a, b; b = a; とすると, bにはaのコピーが格納される. 構造体の中に配列があっても, コピーされる. 構造体の中のポインタは, ポインタ値がコピーされる. 構造体型の変数は, 同じ型のオブジェクトで初期化できる. 構造体渡し 関数の引数や戻り値の授受でも, 構造体オブジェクトが代入 ( コピー ) される. しかし, 構造体はしばしばポインタで渡される ( 参照渡し ). 関数処理で, 構造体オブジェクトの中の値を変えたいとき 構造体オブジェクトをスタックに置きたくないときクに置きたくないとき リ p.163, p.358, pp , pp

14 構造体利用時の注意 構造体と配列の使い分け sizeof( 構造体 ) 構造体とプログラミング してはいけないこと 14

15 構造体と配列の使い分け 配列 同一の型の集まり 構造体 各要素に番号がついている ループなどを使って順番に処理する 様々な型の集まり ( ただし, 同一の型の集まりでもよい ) 各要素に付けられた名前 ( メンバ ) を使ってアクセスする 配列を含む構造体 や 構造体の配列 もよく利用される. 入 p

16 sizeof( 構造体 ) sizeof( 構造体 ) は, 構造体の各メンバのサイズの合計以上になる. 構造体オブジェクトの中で使用されない領域もあり得る. パディング または 穴 と呼ばれる. s: c パディング i struct s { char c; int i; }; sizeof(char) == 1 sizeof(int) == 4 でも sizeof(struct s)!= 5 リ p

17 構造体とプログラミング さまざまな種類の情報を持つ 実体 を一つのオブジェクトとして処理したいとき, まず, 何に処理をしたいか?(what) を考える. 保持すべき情報を細分化し, それぞれをメンバとするような構造体を宣言する. 次に, 何の処理をしたいか?(how) を考える. 構造体を引数にとって処理する関数を定義する. 引数 戻り値ともに, 型は構造体そのものにすべきか, 構造体のポインタにすべきか, そのつど検討する. 動作確認用に, 構造体の中身を出力する関数も. 17

18 してはいけないこと 構造体に限らない! 関数内の自動変数を指し示すポインタを, 戻り値とする. struct point *create create_point(int x, int y) { struct point p = {x, y}; return &p; } コンパイルエラーにはならないが, 実行時に支障をきたす. 関数処理が終わると,p の領域が破棄される *(&p) が不定! p を静的変数とするか,malloc で実行時に領域を確保してそのポインタを返せば, 問題を回避できる. リ pp

19 列挙型 (enumeration) とは ラベル を格納 参照 比較したいときに使う. 変数に格納される具体的な値には関心がない. 実際には, ラベルに整数値が割り当てられる. これを積極的に活用することもある. 構文 : enum タグ名 { 列挙子並び }; enum タグ名 型が定義される. 列挙子は, で区切る. リ pp.65-66, p

20 列挙型の使用例 例 0 1 enum Boolean {FALSE, TRUE}; enum Boolean p = TRUE, q = FALSE, r = p q; enum month { Jan = 1, Feb, Mar,..., Dec, MONTH_END } mloop; int rain[100][month_end] [100][MONTH_END]; for (mloop = Jan; mloop < MONTH_END; mloop++) { rain[7][mloop mloop] =...; } 13 型と変数を同時に定義 年月単位の降水量を格納する 20

21 汎整数型 汎整数型 (integral type) に含まれるもの 整数型 (char,int,long など ) 列挙型 size_t 型 (sizeof 演算子の評価値など.unsigned int またはunsigned longと同一のことが多い.) 列挙型は, 計算時には int 型とみなされる. ただし, 利用は代入, 比較, 範囲内の増分 減分にとどめておく. リ p.64 21

22 独自の型はどこで定義する? 一般には, グローバル区間で定義し, 複数の関数間で利用できるようにする. 標準的なCソースファイルの構成 1 ヘッダファイルのインクルード 2 定数 ( オブジェクト形式マクロ ) の定義 3 独自型定義 ( 構造体宣言を含む ) 4 グローバル変数の宣言 5 関数プロトタイプ宣言 関数形式マクロの定義 6 関数定義 ブロックの中で定義してもよい. 有効範囲は, そのブロックの終わりまで. 22

23 変数 関数 型 構造体の呼び分け 変数名 関数名 型名 変数 x, 配列変数 a, ポインタ変数 p 関数 printf,main i 関数 同格の用法 変数 が変数名の後ろに来ることはない これも同格の用法 関数 は前でも後ろでも可 (mainのみ後ろ) int 型, signed long 型,char * 型,struct point 型 構造体名 point 構造体,matrix 構造体 型 は接尾辞なので型名の前に来ることはない struct point { }; と宣言していても struct point 構造体 とは書かない 23

24 まとめ 独自の型 (typedef, 構造体, 列挙型 ) を定義することで, どのような効果があるか? 配列と比べたときの構造体の特長は何か? 構造体を処理の対象とする関数を定義するとき, どのような点に注意しなければならないか? 24

25 今後の予定 2010 年 12 月 24 日 ( 金 ): 第 11 回授業 2011 年 1 月 10 日 ( 月 ): 成人の日のため授業なし 2011 年 1 月 13 日 ( 木 ): レポート締切 (17:00, 学科事務前 ) 2011 年 1 月 17 日 ( 月 ): 第 12 回授業 2011 年 1 月 24 日 ( 月 ): 第 13 回授業 (A601) 2011 年 1 月 31 日 ( 月 ): 第 14 回授業 25

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