Microsoft PowerPoint - lecture201509c_1.pptx

Size: px

Start display at page:

Download "Microsoft PowerPoint - lecture201509c_1.pptx"

ちかこさんきち
7 years ago
Views:

1 2015/9/7-8 1 大島聡史情報基盤センター助教

2 2015/9/7-8 2 目標 (C 言語を全く知らない状態から) C 言語をある程度使えるようになる C 言語の基本的な知識を得るベクトルや行列を使った計算を行うプログラムを作れるようになる

3 2015/9/7-8 3 C 言語とは? 手続き型言語書いてある処理を( 基本的に) 上から順番に行っていく C 言語の用途システムソフトウェア(OS コンパイラ通信 ) 科学技術計算数値計算 ( 特に計算速度が重要なもの Fortran で行うことも多い) 電化製品などの組み込みシステム C 言語の主な構成要素関数変数配列フロー制御 ( 分岐繰り返し) コメント

4 2015/9/ テキストエディタでソースコードを書く emacsやviなどのテキストエディタ eclipseなどの統合開発環境 WordやWriterなどのリッチな文字装飾機能を持つエディタ(ワープロソフト)は( 普通は) 使わない 2. コンパイラを使って実行可能形式に変換 (コンパイル)する gccなど ( 特に指定しないと)a.outというファイルが作成される 3. 実行する./a.out メモ C 言語を用いて書かれたプログラムを実行するにはコンパイルが必要コンパイル不要のプログラミング環境もあるシェルスクリプト Perl Python Ruby JavaScriptなど

5 2015/9/7-8 5 書く内容 #include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main(int argc, char**argv){ printf( Hello, World! n ); return EXIT_SUCCESS; はダブルクオーテーションはバックスラッシュ n は改行を意味する特殊な記述何故か初めてのプログラミングでは Hello, World! と出力するという伝統 (?)があるファイル名は何でも良いが拡張子は.c とする( 例 source.c) 注意点など C 言語プログラムは全て半角英数で書く C 言語では日本語が使えないというわけではないがコメント文以外では使わないこと全角スペースもNG タブはOK( 基本的に半角スペースと同じように扱われる) ; を忘れない文 ( 処理 )の区切りは改行ではなくセミコロン改行は適当に入れて良い区切りっぽいところはだいたい OK 逆に改行せずに違う処理を入れても良い ;のあとにつなげてよい int main 以降は一行にまとめられる

6 2015/9/7-8 6 コンパイル最低限必要な内容 gcc source.c gccは代表的なCコンパイラの一つオープンソース書き間違いがあれば指摘してくれるよく使うオプション(コンパイラによって違う) 出力ファイル名を指定する問題があるかもしれないときに警告するコンパイラによる最適化を行うデバッグのときに色々な情報を出す -o ファイル名 -Wall -O -O2 -O3 など -g 詳しくはman gccかgcc --helpかオンラインの資料を参照実行./a.out カレントディレクトリにあるプログラムを実行するときには./ が必要別のディレクトリにあるプログラムを実行するときは気にしなくて良い実行権が必要 ( 普通は勝手に付くので気にしなくて良い)

題があるかもしれないときに警告するコンパイラによる最適化を行うデバッグのときに色々な情報を出す -o ファイル名 -Wall -O -O2 -O3 など -g 詳

7 2015/9/7-8 7 #include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main(int argc, char**argv){ printf( Hello, world! n ); return EXIT_SUCCESS; main int 型引数とchar** 型引数をとることができるint 型の関数プログラムが実行開始される場所なので絶対に必要 printf 指定されたものを画面に表示するための関数 stdio.hというヘッダファイルをincludeすると使える return 処理の結果を伝える記述 #include 別のファイルの内容を取り込むための記述他人 (ライブラリ)に提供されている機能を利用する時などに使うで括ったときはソースと同じ場所にあるファイル <>で括ったときはあるルールにより決められた場所にあるファイル( 環境変数やコンパイルオプションで設定可能 ) 後述関数引数 int 型 char** 型 return EXIT_SUCCESS; はプログラムが正常終了したことを意味する記述 stdlib.hというヘッダファイルをincludeすると使える利用可能な機能の情報が書かれたテキストファイル(と思っておこう)

hというヘッダファイルをincludeすると使える return 処理の結果を伝える記述 #include 別のファイルの内容を取り込むための記述他人 (ライブラリ)に提供されている機能を利用する時などに使うで括ったときはソースと同じ場所にある

8 2015/9/7-8 8 変数値を保持するための入れ物関数手続きをひとまとめにしたもの関数を実行中に別の関数を実行することも可能引数として値を受け取ることや実行元に結果を返すことも可能してもしなくても構わない

9 2015/9/7-8 9 宣言の例ここからという変数を使います int a; int 型の変数 a float v, x; float 型の変数 vとx 主なデータ型の例変数にはこのような種類の値が入ります char 8bit 整数 ( 文字にも使う) int 32bit 整数 float 32bit 単精度浮動小数 (1.0f のように書く) double 32bit 倍精度浮動小数 unsigned 別のデータ型の前に付けて 0 以上の値にしか使えないようにする void 型無し( 特殊なもの) 利用例 ( 参照と代入 ) 宣言時の値は不定 int a = 0; のように宣言と初期化を同時に行うことも可能 -128 ~ 127-2,147,483,648 ~ 2,147,483, ^ ^308 型によって表現できる範囲や必要なデータ量 ( 使用するメモリの量 )が違う x = 10; xに10を設定 ( 代入 ) y = x * 2; yにxの2 倍の値を設定 (xを参照して2 倍化してyに代入 )

0f のように書く) double 32bit 倍精度浮動小数 unsigned 別のデータ型の前に付けて 0 以上の値にしか使えないようにする void 型無し( 特殊なもの) 利用例 ( 参照と代入 ) 宣言時の値は不

10 2015/9/ いわゆる普通の四則演算はもちろんとして様々な演算子が用意されている算術演算子代入演算子比較演算子論理演算子算術演算子演算子種別例備考 + 加算 - 減算 * 乗算 / 除算整数型に使うと切り捨て % 剰余 % 整数型でしか利用できないもう少しあとで代入演算子演算子種別例備考 = 代入にを代入する = 算術演算代入は算術演算子を演算してに代入

11 2015/9/ データ型の違う値や変数を計算しようとするとどうなる? 可能であれば拡張や切り詰めが行われて計算が実行される (-Wallオプションを付けてコンパイルすれば) コンパイラが警告やエラーを出すので気がつけることもある int x; double d; d = 1.6; x = d; xには1が入る int x; double d; d = 1.6; x = 2 * d * d; xには2でも4でもなく5が入る ( 高精度側で計算してから切り詰められる) (データ型 ) 値 (データ型 ) 変数によりデータ型の変換が可能 int x; double d; d = 1.6; x = 2 * (int)d * (int)d; (int)1.6 = 1 であるため xには2が入る計算の優先順位 ( 強 ) 単項 >2 項算術 >2 項比較 >2 項代入 >2 項論理 ( 弱 ) ( 強 ) 乗算 > 除算 > 加算 > 減算 ( 弱 ) 不安があるときや読みやすくしたいときは ( ) で括ったり型を明示したりすると良い x = ( a + b ) * ( c + (( d + e ) * f ))

6; x = d; xには1が入る int x; double d; d = 1.

12 2015/9/ 関数の構造書き方引数は複数設定可能返値は1つだけ複数の値を返したい場合は参照渡しを使う返値が不要な場合はvoid 型ただし返した値は使われないどころか受け取られなくても構わないため適当な型にして適当な値を返すことが多いとりあえずint 型にしておこう引数変数に何かを代入しても呼び出し元に影響は無い( 参照渡しでは影響する) 関数の実行方法関数名 ( 引数 ); returnの結果を受け取る場合は受け取り先 = 関数名 ( 引数 ); 関数の宣言 (プロトタイプ宣言 ) 返値の型関数名 ( 引数の設定 ){ 関数の中身 return 返値 ; 型情報などがおかしくても動いてしまうことは多い( 注意が必要 ) 特にmain 関数は引数無しやvoid 型返値無しでも良いコンパイラが警告を出す可能性は高い int hoge(){return 1;に対して x = hoge();でもよいしhoge();でもよい実際に使う場所より前に関数の形状 ( 名前引数型返値型 )を書いておく読みやすくするためでもあるが複数ソースコードを用いる際に重要 ( 後述 ) もちろん宣言ではなく実体をその場に書いてしまっても良い

(プロトタイプ宣言 ) 返値の型関数名 ( 引数の設定 ){ 関数の中身 return 返値 ; 型情報などがおかしくても動いてしまうことは多い( 注意が必要 ) 特にmain 関数は引数無しやvoid 型返値無しでも良いコンパイラが警告を出す可能性は高い int

13 2015/9/ 変数を使うためには使うより前に宣言が行われていなければならない宣言がなければ変数の存在を認識できない関数内で宣言した( 使い始めた) 変数はその関数の中でしか使えない関数の途中で宣言した場合は宣言の後でのみ使える参考 : 古いC 言語では関数やブロックの最初でしか変数を宣言できなかった { とで括ると変数の存在範囲を制限できる括弧内で宣言した変数は括弧内でしか使えない一番外側 (どの関数の中でもない)の変数はグローバル変数どこからでも読み書きできるため便利だがバグの温床注意が必要グローバル変数ローカル変数同じスコープで同じ名前の変数を宣言することはできない型が違ってもダメスコープが異なる場合は狭い範囲が優先される( 外と内では別の変数が存在するかのように扱われる)

限できる括弧内で宣言した変数は括弧内でしか使えない一番外側 (どの関数の中でもない)の変数はグローバル変数どこからでも読み書きできるため便利だがバグの温床注意が必要グローバル

14 2015/9/ 定数 = 値が変わらない( 変えられない) 変数宣言方法 :constというキーワードを付ける例 const int n = 10; 書き換えられないので宣言と同時に代入する書き換えられないことに何の意味があるのか? プログラム中に出てくる値をわかりやすい文字列で表現できる( 意味がわかりやすくなる) 何度も使う値を一気に変更できるプログラムの先頭にまとめて書いておくことが多い関数の引数に使うことでこの関数内ではこの引数として与えられたものを書き換えませんよと宣言できる( 値渡しと参照渡し)

プログラム中に出てくる値をわかりやすい文字列で表現できる( 意味がわかりやすくなる) 何度も使う値を一気に変更できる

15 2015/9/ 変数名関数名定数の名前に関する制限先頭文字はアルファベットか一部の記号短くても長くても良いが使いやすいわかりやすい程度にするべき参考 :ハンガリアン記法 ( 従っても従わなくても良い) 文字と文字列の違い( 詳細は後述 ) 文字 a シングルクオーテーションで括る文字列 a abc ダブルクオーテーションで括る文字はchar(-128から127の数値と等価 ) 文字列はcharの配列

わなくても良い) 文字と文字列の違い( 詳細は後述 ) 文字 a シングルクオーテーションで括る文字列

16 2015/9/ #include <stdio.h> #include <stdlib.h> // 一行コメント: 関数のプロトタイプ int getnum(int n); int main(int argc, char**argv){ int x=1, y; y = getnum(x); printf( Hello, world! %d n, y); return EXIT_SUCCESS; /* コメント( 複数行いれたい場合 ) 引数を2 倍にするだけの関数 */ int getnum(int n){ return n * 2; int 型変数を返すgetnum 関数が存在することを宣言プログラムの実行はmain 関数から int 型の変数 xとyを用意 xは初期値 1 getnum 関数に変数 xを渡して処理させる getnumの結果を変数 yに格納 printfに文字列と変数 yを渡して表示 %dはint 型変数を表示する記法 ( 後述 ) EXIT_SUCCESSを返して終了 getnumはint 型引数を受け取りint 型の値を返す関数受け取った変数 nを2 倍にして返すコメントには//か/**/を使う

$%d n, y); return EXIT_SUCCESS; /* コメント( 複数行いれたい場合 ) 引数を2 倍にするだけの関数 */ int getnum(int n){ return n * 2; int 型変数を返すgetnum 関数が存在することを宣言$

17 2015/9/ C 言語プログラムの基本的な構造がわかった変数値を色々と書き換えて表示するプログラムが作れるようになった #include <stdio.h> #include <stdlib.h> int getnum(int); int main(int c, char**v){ int x=1,y=1,z=1; printf( %d n, x=getnum(x)); printf( %d n, z=getnum(y=getnum(y))); printf( %d %d %d n, x, y, z); return EXIT_SUCCESS; int getnum(int n){return n * 2; %dの数と変数の数は同じにすること実は宣言時に引数の名前は不要 mainの引数の名前を変えても良い関数呼び出し内に関数呼び出しを入れても良いしその際に代入を行っても良い ( 自分が混乱しないように注意 ) 出力結果

$printf( %d %d %d n, x, y, z); return EXIT_SUCCESS; int getnum(int n){return n * 2; %dの数と変数の数は同じにすること実は宣言時に引数の名前$

18 2015/9/ 条件分岐処理 if ( 条件式 ){ 真手続き else { 偽手続き else 以降は省略可能繰り返し処理 (ループ) while ( 条件式 ) { 繰り返し実行させたい対象手続き条件式を評価し真の間ループを続ける do { 対象手続き while ( 条件式 ) ループを行ってから条件式を評価真の間ループを続ける for ( 初期化 ; 条件式 ; 再初期化 ) { 対象手続き値を変えながらループをする for (i = 0; i < 10; i++){ print( %d n, i); 1. ループに入る際に初期化部分を実行 2. 条件式を評価し真ならループを行う 3. ループ後再初期化を行い2に戻る条件式には真偽を返す式が入る条件式が満たされ続けると無限ループになるため注意特にwhileとdoは終了条件が成立するように対象手続きを書く必要がある( 条件式の中に書くという方法もあるが)

変えながらループをする for (i = 0; i < 10; i++){ print( %d n, i); 1. ループに入る際に初期化部分を実行 2. 条件式を評価し真ならループを行う 3.

19 2015/9/ 比較演算子と論理演算子条件式によく利用される演算子種別例備考 < 小なり <= 以下 > 大なり >= 以上 == 等しい代入との間違いに注意!= 異なる! && AND && ((x!=1) && (y==1)) 等とつかう OR ((x!=1) (y==1)) 等とつかう! NOT! 単項演算子!((x!=1) && (y==1)) & AND & ビット演算のAND OR ビット演算のOR 比較演算子は偽の場合整数型 0 真の場合はそれ以外の整数が入る ( 一般的には1が入る)

20 2015/9/ インクリメントデクリメント変数の値を+1, -1する( 変数の値が更新される) ++A Aに1を加える加えた後のAを返す A++ Aに1を加える加える前のAを返す forループの制御によく用いられる複合代入演算子 ( 演算子 = ) 元となる変数に対して演算を行いながら代入する元の変数に対して参照と更新が行われる例 x += 1, x -= 1 x *= 2, x /= 2 x &= 1, x = 1, x ^= 1

いられる複合代入演算子 ( 演算子 = ) 元となる変数に対して演算を行いながら代入する元の変

21 2015/9/ 長さを持つ変数を使うことができる関連した値をひとまとめにして扱うときなどに使う数値計算プログラミングにおいてはベクトルの表現として一般的定義方法右は全て int 型長さ3 の配列の例アクセス方法 int a[3]; int b[3] = {1, 2, 3; int c[] = {1, 2, 3; int d[3] = {1, 2; int e[3] = {; 変数名 [ 添え字番号 ] 添え字番号 (インデックス)は 0 から配列長 -1 まで注意 : 配列のサイズを超えてもエラーが起きずに実行されることがある予期せぬデータ改変などが起こるため注意すること配列そのものへの代入はできない初期値は不定初期値は順に1, 2, 3 初期値は順に1, 2, 3 長さ指定が無い例初期値は順に1, 2, 0 個数が足りないと 0 初期値は順に0, 0, 0 {だけの場合は全部 0 double 型などでも同じような挙動となる int a[3]; a = 数値 or 変数 ; といった記述はNG( 例外あり)

22 2015/9/ #include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main(int argc, char **argv) { int a[3]; int b[3] = {1, 2, 3; int c[] = {1, 2, 3; int d[3] = {1, 2; int i; for (i = 0; i < 3; i++) { printf("a[%d]=%d, ", i, a[i]); printf("b[%d]=%d, ", i, b[i]); printf("c[%d]=%d, ", i, c[i]); printf("d[%d]=%d n", i, d[i]); printf("a[%d]=%d n", 3, a[3]); return EXIT_SUCCESS; 出力結果 a[0]= , b[0]=1, c[0]=1, d[0]=1 a[1]=-1, b[1]=2, c[1]=2, d[1]=2 a[2]=1, b[2]=3, c[2]=3, d[2]=0 a[3]= 初期化されていないため何が表示されるか不定範囲外を参照してしまっているため何が表示されるかわからないエラー終了してしまうこともある Segmentation Faultなどの出力を伴うことがある for (i = 0; i < 配列の要素数 ; i++) というループは頻出パターン

23 2015/9/ 行列はどのように表現すれば良いだろうか? 長い配列を用意して使う 3 行 4 列の行列であれば12 要素あればよいアクセスする際にはその都度位置を算出二次元の配列を使う 3 行 4 列の二次元配列 matrix[3][4] matrix[12] 正直どちらを使っても構わない使い方が悪いと性能が低下するが正しく使う分には問題ないコンパイラによる最適化に影響することがあるこれ以降は二次元配列にて表現することにする

24 2015/9/ 表現方法 X[a][b] 長さa*bの二次元配列 Y[a][b][c] 長さa*b*cの三次元配列 Z[a][b][c][d] 長さa*b*c*dの四次元配列二次元配列と行列の対応付けイメージ matrix[3][4] 長さ4のベクトルが 3 本束ねられているようなイメージ matrix[0][0] matrix[0][3] matrix[2][0] matrix[2][3]

25 2015/9/ 配列の宣言 int a[3][4]; int b[3][4] = {{1, 2, 3, 4, {5, 6, 7, 8, {9, 10, 11, 12; int c[2][2][2] = {{{ 1, 2,{ 3, 4, {{ 5, 6,{ 7, 8; int d[][2] = {{1,2,{3,4; 配列へのアクセス int a[3][4], b[3][4]; for(i=0; i<3; i++){ for(j=0; j<4; j++){ a[i][j] = i*4+j; b[i][j] = a[i][j] * 2; 改行は見やすさの都合によるもの 3x4 行列の作成作成と同時に定数にて初期化 b[0][0]=1, b[0][1]=2, 作成と同時に初期化括弧の位置と数に注意左端の次元指定だけは省略可能配列の値をまとめて変更するような機能はないためループを用いて処理をするのが一般的 memset 関数などが役に立つが今回は扱わない iループとjループは逆にしても動くが性能が落ちやすい( 後半最適化の中で触れる)

26 2015/9/ いきなり計算機 (コンピュータアーキテクチャ)の話になってしまうが ( 基本的に)データはメモリ上に配置されるメモリには番地 (アドレス)が振られている番地がないと訪ねられない & 記号を使うとアドレスを参照できる番地 (アドレス) 1byte(8bit) 分のメモリ * 記号を使うとそのアドレスにあるデータ( 値 )を参照できる変数とはあるアドレスを先頭に必要バイト数分を占有するもの配列とは連続するアドレスを先頭に必要バイト数分 * 要素数分だけ占有するもの

27 2015/9/ int a = 1; int *b = NULL; b = &a; printf( a = %d, *b = %d n, a, *b); a = 2; printf( a = %d, *b = %d n, a, *b); *b = 3; printf( a = %d, *b = %d n, a, *b); printf( &a = %x, b = %x n, &a, b); 実行結果 NULLは何も無い空っぽの意味 ( 基本的に)0と等価ポインタの初期化時によく利用する a = 1, *b = 1 a = 2, *b = 2 a = 3, *b = 3 &a = 24cb04, b = 24cb04 b = &a bはaと同じ番地を指し示す状態となる a = 2 aを変更したため同じ番地のデータを示す *b も変更された *b = 3 *b にあるデータはaのことそのためaもbも変更された最後はaのアドレスとbを表示 %xによってアドレスを16 進数で表示させると同じであることがわかる ( 具体的な値は環境によって異なるがとにかく&aと bは同じ値であるコンパイラに型が合わない旨の警告を出されると思うが今回はわかっていてやっているため気にしなくても良い )

28 2015/9/ void func1(int a){ a = a + 1; void func2(int *a){ *a = *a + 1; int n = 1; func1(n); printf( a = %d n, n); func2(&n); printf( a = %d n, n); 実行結果 a = 1 a = 2 引数が通常の単体変数の場合関数内で引数を書き換えても呼び出し元に影響がない: 値渡し変数の値のコピーが渡されると思えば良いコピーが変更されてもオリジナルに影響は生じない引数がポインタの場合関数内で引数を書き換えると呼び出し元に影響が生じる: 参照渡し変数のアドレスが渡されると思えば良いアドレスを辿ればオリジナルにも影響が生じる引数にconstをつけると書き換えられない引数となる

29 2015/9/ 参照渡しがわかると SWAP 関数を作ることができる void swap(?,?){ int a = 1; int b = 2; printf( a = %d, b = %d n, a, b); swap(?,?); printf( a = %d, b = %d n, a, b); どうすれば良いのか考えてみようヒント: 値を変えたいのだから参照渡しは必須直接交換できないのなら一時的に別の変数に

30 2015/9/ 入力これまで計算用のデータをソースコードに直書きしてきたが実際の問題 ( 例えば大きな行列の入力 )で行うのは無理がある出力多くの出力を行うと画面が溢れる時間もかかる入力を受け取ったりファイルを読み書きしたりするにはどうすれば良いだろうか? 実行時引数の活用文字と文字列の扱い方実行時に長さの決まる配列を作る方法もう少し詳しいprintfの使い方キーボード入力の受け取り方ファイル入出力の方法

31 2015/9/ 作成したプログラムを実行する際に与える引数をプログラム中で使うことができる./a.out 1024 実行時引数はmain 関数の引数として与えられる int main(int argc, char **argv) argc 引数の数 argv 引数として与えられたもの一覧注意 : 第一引数 (argv[0])には必ずプログラム名 (./a.outなど)が入る例 :./a.out size 1024 argc = 3 argv[0] =./a.out argv[1] = size argv[2] = 1024 argvは全て文字列として与えられるためそのままでは問題サイズなど( 数値 )には使えない

32 2015/9/ C 言語における文字と文字列の表現方法文字一文字だけを (シングルクオーテーション)で括って使う char 型つまり-128~127の整数値と等価 ( printfで試そう) 文字列 0 文字以上を (ダブルクオーテーション)で括って使う char 型の配列 char[n] 実は末尾に 0 という特殊な値が設定されている( 終端文字 )ため配列の長さとしては見た目の文字列より1つ長くなる char str[] = abc ; とすると strの長さは4 str[]={ a, b, c, 0 と等価 charの配列なので配列自体の代入はできない» char str[] = abc ; に対して str = xyz ; はNG» 文字列操作用の関数群を使う argvがchar**なのは文字列の配列であるため

33 2015/9/ 文字列に対して操作をするための関数が数多く用意されている(ここでは紹介だけ) コピー strcpy, strncpy など検索 strstr, strchr など出力 putc, puts, putchar など取得 scanf など引数として取得した文字列を数字に変換するにはatoi が便利 int atoi(const char *) char 型の配列を渡すとint 型の数値を返してくれる argvから数字を得る際に有用 constが付いているがただのchar*を渡してOK

34 2015/9/ 問題 : 引数に与えられた長さのベクトルを用意して各要素の値を2 倍にするプログラムを作成せよただしベクトルの各要素の初期値は配列のインデックス値とする実行時に長さの決まる配列はどうやって作れば良いのだろうか? int main(int argc, char **argv) { int length; int vector[?]; length = atoi(argv[1]); 実行しないと長さがわからない? 長さがわからない配列?? 十分に長い配列を用意しておくという別解もあるにはある ( 十分に長いとはいったいいくつなのか? あまりにも長すぎるとメモリが不足して実行できないコード書き換え再コンパイル )

35 2015/9/ 動的な( 実行時の) 配列の作成にはmalloc 関数を使う target = (データ型 *)malloc( 作成サイズ); 例 int *vector; または int vector[]; を宣言しておく vector = (int*)malloc(sizeof(int)*10); sizeofは対象の長さ(バイト数 )を返す関数引数はデータ型使いたいデータ型を指定する作成した時点では中身が不定なので注意が必要 ( calloc) 利用可能なメモリ容量を使い尽くすほど確保しようとするとエラーする不要になったらfree 関数で破棄する free(vector); 判定のためについでにvector=NULL;することが多い破棄せずにプログラムを終えても構わない多重 malloc/freeや不要なfree/mallocの繰り返しを行わないように注意ループ処理に注意 : 多重はエラー終了する繰り返しは実行時間が延びる引数として受け取った数値分の配列を作るには? int 型 10 個分の場所を確保しそのアドレスを受け取ったと思えば良い N=atoi(argv[1])を使ってmalloc(sizeof(データ型 )*N)を実行すれば良い

36 2015/9/ 行列 ( 二次元配列 )の動的確保 1. 二段階 malloc 行数分だけmallocしたうえで各要素から列数分だけmallocしなおす 2. 大きな領域を確保して使う全要素分のメモリを確保して別途列の先頭を指し示すポインタを持つ赤はmalloc 青は参照を意味する

37 2015/9/ row 行 col 列の行列を動的に作成する例 int **mat; mat = (int**)malloc(sizeof(int*)*row); for(i=0; i<row; i++){ mat[i] = (int*)malloc(sizeof(int)*col); // 行列に対する計算はここで行う for(i=0; i<row; i++){ free(mat[i]); free(mat); int **mat; mat = (int**)malloc(sizeof(int*)*row); mat[0] = (int*)malloc(sizeof(int)*row*col); for(i=1; i<row; i++){ mat[i] = mat[i-1]+sizeof(int)*col; // 行列に対する計算はここで行う free(mat[0]); free(mat); 行数分の列ポインタを作成し各行のための領域を個別に確保行をまたいだメモリ(アドレス) が連続にならない( 性能が下がる原因となる) 可能性が0ではない行数分の列ポインタを作成するのは一緒だが全要素分のメモリを一度に確保し各行の先頭位置をあわせる mallocが減った分 freeも減る

38 2015/9/ 配列を受け取る関数の作り方引数に[]や*を使えば良い sizeof 関数で配列長を取得できないためlenで長さを渡すという想定もちろん関数内で値を更新すれば呼び出し元の値も変化する実は int vector[n]に対して &vector[0]とvectorは等価である void funca(int len, int v[]){ int i; for(i=0; i<len; i++){ printf( %d, v[i]); printf( n ); void funcb(int len, int *v){ int i; for(i=0; i<len; i++){ printf( %d, v[i]); printf( n );

39 2015/9/ mallocして返すためにはポインタを一段階深くせねばならない(と覚えておこう) 二次元配列の場合もやはりもう一段階深くなる void my_alloc(int N, int **v){ *v = (int*)malloc(sizeof(int)*n); void my_free(int **v){ free(*v); int *vector = NULL; my_alloc(10, &vector); // vectorを用いた操作 for(i=0; i<10; i++)vector[i] = i; for(i=0; i<10; i++)printf(" %d", vector[i]); printf(" n"); my_free(&vector);

40 2015/9/ printfとは: 指定されたフォーマット( 書式 )に従って文字列を出力する関数 printf( フォーマット指定文字列, 変数,, 変数 ); printf( 今日は%d 日です n, day); フォーマット指定文字列の使い方と例 %<フラグ>< 最小フィールド幅 >< 精度 >< 長さ修飾子 >< 変換指定文字 > フラグ: 左詰め(-) 正符号付け(+) ゼロで埋める(0) など最小フィールド幅 : 数値出力幅精度 : 小数点以下の桁数長さ修飾子 :( 省略 ) 変換指定文字 :( 次ページ) %2d 整数 2 文字分以上の幅で出力 %-2d 左詰めされる %02d 1 桁の場合は0を付加 %+d 正の値には+が付く %2.1f 整数部分 2 文字 + 小数 1 桁を表示 %% %そのものを表示

41 2015/9/ 変換指定文字は表示したい変数の型と合わせる必要がある合わない場合は適当に変換される( 予期せぬ出力になることもあるので注意 ) 指定文字意味対象変数のデータ型 %c 1 文字として出力する文字型 %d 10 進数で出力する %x 16 進数で出力する整数型 %o 8 進数で出力する %f [-]dddd.ddddddの形式で出力する %e 指数形式で出力する浮動小数点型 %g %fと%eから自動選択される %s 文字列として出力する文字列

42 2015/9/ エスケープシーケンス特殊な意味を持つ文字列いずれも円記号 (バックスラッシュ)で始まるエスケープシーケンス意味 n 改行 a 警告音 ( 音が出る) t タブ b バックスペース 0 文字列の終端

43 2015/9/ printfの亜種について printfは書式に従い画面 ( 標準出力 )に結果を表示するもの sprintfを使うと結果を文字列に格納できる使い方 sprint( 格納先 char 配列, フォーマット指定文字列, 変数,, 変数 ); 例 char str[0xff]; int i=1, j=2; sprint(str, i = %d, j = %d n, i, j); printf(str); 実行結果 :i = 1, j = 2 0xffは16 進表記で255のこと格納するのに十分な長さがあれば良い snprintf 関数を使うと長さの制限ができて安全実はprintfにはchar 配列をそのまま渡しても良い

44 2015/9/ sscanf 関数 :printfと同様のフォーマット文字列を用いて逆に文字列から変数への格納を行うことができる sscanf( 元となる文字列, フォーマット指定文字列, 代入先の位置, ); sscanf(buf, 今日は%d 日です, &day); char dofweek[3]; scanf(buf, 今日の曜日は%3sです, dofweek); フォーマット指定文字列の例格納先のアドレス(ポインタ)が必要大雑把には変数に格納する場合は&をつける配列に格納する場合は&をつけない %<フィールド幅 >< 変換指定文字 > フィールド幅は変換する文字数か文字列の短い方 sscanf( 1234, %2d, &a); なら a=12になる sscanf( 1234, %8d, &a); なら a=1234になる文字列を受けるときは代入する変数のサイズ-1を超えないよう必ず指定すること( 終端文字 0が最後の 1つを埋めるため ) floatは%fだがdoubleは%lfとなることに注意 (printfでは両方 %fで良い)

45 2015/9/ sscanf 関数ではなくscanf 関数を使うと変数ではなくキーボード入力 ( 標準入力 )から入力を受け取ることができる scanf( フォーマット指定文字列, 代入先, ); scanf( %10s, str); 文字列 (10 文字分 )の取得 scanf( %d, &value); 整数値の取得変な入力 (フォーマットに合わない文字列や長い文字列など)をされてしまった際の処理が難しいなどの問題があるため積極的に使う必要は無い実行時引数やファイルの入出力で十分である

46 2015/9/ 基本手順 : 開いて読み書きして閉じる開く:fopen(ファイル名, モード) モード r: 読み専用 w: 書き専用 ( 上書き) a: 追記 r+: 読み書き w+: 書き読み( 上書き) a+: 読み追記上書きの場合開いた瞬間にファイルの内容が空っぽになる w, a, w+, a+ ではファイルが存在しない場合には自動的に作成される失敗するとNULLが返る閉じる:fclose(ファイルポインタ) #include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main(int argc, char**argv){ FILE *fp;//ファイルポインタ fp = fopen( filename, r ); if(fp == NULL){ perror( fopen: ); exit(exit_failure); /* ここに読み書き処理 */ fclose(fp); return EXIT_SUCCESS; perrorはエラーメッセージの出力 exitは( 関数終了ではなく) プログラム終了処理

47 2015/9/ fgets:テキストファイルを行単位で読む第一引数 : 読み込んだ内容を格納するchar 配列第二引数 : 読み込み先のサイズサイズ-1か改行があるまで読み込む読めなかった分は次回読む -1は 0を自動付加するため改行も読むので実質行のサイズより2つは大きくとる第三引数 :fopenから得られたファイルポインタファイルを全部読み終わるかエラーするとNULLが返る fscanf:scanf/sscanfと同様だが入力元がファイルポインタ返り値は読み込み個数終端 orエラー時にはEOFが返る頻出事例 :fscanfでファイルから要素毎に変数へ代入またはfgetsで一行読んでsscanfにより変数へ代入 char s[16]; while(fgets(s, 16, fp)!= NULL){ sscanf(s, format, &value);

48 2015/9/ fprintf:テキストファイルをフォーマット指定文字列に従って書き込む第一引数 :fopenから得られたファイルポインタ第二引数以降 :printfと同じフォーマット指定文字列不要 ( 変数値なしテキストのみ)ならfputsでも十分 fprintf(fp, format, value, ); fputs( 文字列, fp); その他の入出力関数の例 :fread, fwriteなど

49 2015/9/ プログラム例 (エラー処理をしていない点に注意 ) #include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main(int argc, char **argv){ int **mat = NULL; int i, j, row, col; char tmp[0xff]; FILE *fp; fp = fopen("data.dat", "r"); fgets(tmp, 0xff, fp); sscanf(tmp, "%d %d", &row, &col); printf("%d rows, %d cols n", row, col); mat = (int**)malloc(sizeof(int*)*row); mat[0] = (int*)malloc(sizeof(int)*row*col); for(i=1; i<row; i++){ mat[i] = mat[i-1]+sizeof(int)*col; 対象ファイル data.dat の中身一行目 : 行数列数二行目から: 各行の要素 for(i=0; i<row; i++){ for(j=0; j<col; j++){ fscanf(fp, "%d", &mat[i][j]); fclose(fp); for(i=0; i<row; i++){ for(j=0; j<col; j++){ printf(" %d", mat[i][j]); printf(" n"); free(mat[0]); free(mat); return 0;

SXF 仕様実装規約版 ( 幾何検定編 ) 新旧対照表 2013/3/26 文言変更 p.12(1. 基本事項 ) (5)SXF 入出力バージョン Ver.2 形式と Ver.3.0 形式および Ver.3.1 形式の入出力機能を

SXF 仕様実装規約版 ( 幾何検定編 ) 新旧対照表 2013/3/26 文言変更 p.12(1. 基本事項 ) (5)SXF 入出力バージョン Ver.2 形式と Ver.3.0 形式および Ver.3.1 形式の入出力機能を SXF 仕様実装規約版 ( 幾何検定編 ) 新旧対照表 2013/3/26 改訂の要因旧新 (2013 年 4 月版 ) 文言削除 p.11(1. 基本事項 ) (2) 保証すべき実数の精度 p.5(1. 基本事項 ) (2) 保証すべき実数の精度 1. 用紙系 ( 線種ピッチ等用紙上の大きさで