PowerPoint プレゼンテーション

Transcription

1 構造体 (struct) 構造体の宣言 typedef 宣言 配列では 複数のデータをひとまとまりにして操作することが出来る しかし それぞれのデータは同じ型 ( 例えば整数 あるいは浮動小数点数 ) 出なければならない 型の違うデータをひとまとまりにして扱う方法に 構造体がある 構造体 文文文文名前字 ( 文字列字字 ) 字 整数学籍番号 ( 整数 ) 身長 ( 浮動小数点数 ) 文字 配列 3 成績 ( 理科 )( 整数 ) 成績 ( 数学 )( 整数 ) 成績 ( 英語 )( 整数 ) 構造体を宣言するには struct 宣言を使う 構造体の要素 ( メンバ ) について それぞれ変数の型と名前を付ける struct four int a; double c; struct four x; typedef struct four Four; Four y; 構造体として four を定義 変数の型として Four を定義毎回 struct four と書くのは面倒だが このようにすると Four という型が定義される 構造体を値としてもつ変数を宣言するには struct 構造体名変数名 ; のように struct をつける必要がある struct 構造体名までが int や double のような変数の型名となる 毎回 struct をつけるのは面倒ですが これを簡略する方法として typedef 宣言がある typedef 型名別名 ; の様に ある型名に対して 別名をつけることが出来る struct complex double real; double imag; typedef struct complex Complex; Complex を int や double の様に変数の型として使用することが出来る Complex a, b; Complex x[]; 3 構造体の参照 配列との違い typedef 宣言で別名をつける型としては 構造体の名前でなくともよい 例えば typedef int int3; int3 a, b, c; とすれば 整数型 (int) に別名 (int3) をつけることができる また typedef int vector[3]; と宣言すると vector は int の配列 ( サイズ 3) になる vector a, b, c; /* a,b,c は配列として宣言される */ a[] = ; 4 構造体の要素を参照するには 構造体の変数名にドットつけて そのあと要素名をつける struct four int a; double c; struct four x y; x.a = ; x.d = ; printf( a = d n, x.a); y = x; 構造体として four を定義 構造体を値とする変数 x y を宣言 構造体の要素 a と d に値を代入 構造体 x 全体を y に代入する 5 配列は 要素として同じ型の変数しか取れない 配列の要素の参照は 添字を付けて a[], a[],... 構造体では要素名を指定して x.a, x.c,... 構造体では 全体を代入する事が出来る 構造体へ初期値を代入するのは配列と同じように で囲む 要素の型と対応するように指定する int a[5] =,,3,3,5 int b[5]; a = b; struct foo int a,b,c; x, y=,,3 x = y; これはダメ! これは OK! 6

2 構造体の例 メンバに構造体を持つ構造体 自分自身をメンバに持つ構造体 struct complex double real; double imag; struct complex x =.,. struct complex y =.,. struct complex z; z.real = x.real * y.real - x.imag * y.imag; z.imag = x.real * y.imag + x.imag * y.real; struct complex xx[]; 個の構造体からなる配列 構造体のメンバとしては int 型や double 型だけでなく 配列や構造体 あるいはそれらのポインタであっても構わない 例えば (x,y) で点 (point) を表し 3 点で三角形を表すことを考えると struct point double x, y; struct triangle struct point a, b, c; struct triangle A =.,.,.,.,.,. 3 点 a,b,c で三角形を表す 構造体のメンバとして 既に宣言されている変数型や構造体以外のものは許されない 特に 自分自身をメンバとして持つことはゆるされない しかし ポインタ型としてのメンバであれば 許される struct cell int data; struct cell next_cell; struct cell int data; struct cell *next_cell; これは許されない これなら許される 関数への構造体の受け渡し 参照渡し ファイルへの入出力 構造体を関数の引数として渡すには 値渡しと参照渡しの二つの方法がある 複素数の絶対値を計算する関数 ( 値渡し ) struct complex double real, imag; typedef struct complex Complex; double cabs(complex a) d = a.real * a.real + a.imag*a.imag; d = sqrt(d); return d; Complex conjugate(complex a) Complex b; b.real = a.real; b.imag = -a.imag; return b; struct vector double x,y,z; typedef struct vector Vector; Vector v=.,., 3. double sum; sum = fn(&v); printf("f n", sum); double fn(vector *v) double sum=; sum = v->x + v->y + v->z; return sum; ベクトル要素の合計を返却する関数 v->x は ( と書くのと同じ 構造体のポインタはよく使われるので 要素を参照する為に特別な記号を用意してある これまでは データの入出力は標準入出力 ( キーボード及びコンソール ) を用いてきた ( シェルのリダイレクションを含む ) が 入出力はファイル経由でも可能 外部記憶装置 ( ハードディスクなど ) に格納されたデータの集合をファイルという ファイルを扱うために FILE という型が stdio.h に定義されている テキストファイル (text file) とバイナリファイル (binary file) 内容が文字と改行文字などそのまま表示可能なファイルをテキストファイル データがバイト列となっているものをバイナリファイルという ここではテキストファイルのみを取り扱う ファイルの入出力を行うには 事前 事後の操作が必要 ) ファイルのオープン ( ファイルを開く ) ) ファイルへの入出力 3) ファイルのクローズ ( ファイルを閉じる )

3 ファイル型へのポインタ変数宣言 ファイルのオープン ファイルのオープンには ライブラリ関数 fopen() を用いる fp = fopen("data", "w"); ファイル名 fp はファイルへのポインタ 宣言しただけでは具体的なファイルを指していない モード "w" 書き込みモード ( ファイルを新規作成 ) "r" 読み込みモード ( ファイルが存在しないとエラー ) 上記の例では 新規に data という名前のファイルが作成され ファイルへのポインタ fp はこのファイルを指す 以後は fp を介してファイル入出力等を行う ファイル data が既存の場合 内容は消去されて新規ファイルが作成される ファイル名の指定 文字列リテラルとしてファイル名を指定し ファイルをオープンする例 char file_name[]="data"; fp = fopen(file_name, "w"); char file_name[]; scanf("s", file_name); fp = fopen(file_name, "w"); 文字型配列として宣言と同時に初期化 文字型配列として宣言 scanf() で文字列として入力 文字列 = 文字型配列の操作により ファイル名をプログラム内で変更可能 ファイルオープン時のエラー処理 ファイルオープンに失敗すると fopen() は特殊な値 NULL を返す 下例のように オープンに失敗した場合 ライブラリ関数 exit() でプログラムを正常に if( (fp = fopen("data", "w")) == NULL ) printf("can t open file! n"); exit(); 書き込みモードでファイルを開く場合 ディスク容量が一杯 もしくは 読み込みモードで指定したファイルが存在しない等の理由でファイルオープンが失敗する場合がある エラー処理を行わないと ファイルへの入出力の時点で Bus error 等のプログラムの異常が起こる ライブラリ関数 exit() はプログラムの実行をする ファイルへの入出力 ファイルのクローズ 具体例 ライブラリ関数 fprintf(), fscanf() を用いた入出力 それぞれ 標準入出力に関する printf(), scanf() に相当する fprintf(fp, "socre is d n", i); ファイルポインタ fp が指すファイルへ書式付き出力 オープンしたファイルはプログラム時にクローズする必要がある ファイルのクローズ fp = fopen("data", "w"); fprintf(fp, "Hello! n"); data という名前のファイルを新規作成し 文字列 Hello! n を書き込む 開いたファイルはちゃんと閉じること fscanf(fp, "d", &data); ファイルポインタ fp が指すファイルからデータを整数値として読み込み 変数 data に格納 ライブラリ関数 fclose() でファイルを閉じる 一般にプログラムがする直前でファイルを閉じる cat data Hello! 実行結果は左の通り data というファイルが出来ていて 内容は Hello! n である 使い方は printf(), scanf() と同じ

4 メモリ空間 int score; fp = fopen("data", "r"); while( fscanf(fp, "d", &score)!=eof ) printf("d n", score); 具体例 既存のファイル data を読み込みモード "r" で開き ファイルに書かれているデータを整数値として読み込んで表示 書き込みモード "w" でファイルを開くと ファイルが新規作成されて中身が消えてしまうので注意! ファイルオープンの際 エラー処理をしていないので data というファイルが存在しないと実行時エラーで異常する ファイル入出力続き ファイルから 文字ずつ文字を読み込むライブラリ関数 getc(), putc() int getc(file *fp); 標準入出力に関する getchar(), putchar() に相当 fp が指すファイルから 文字読み込み 文字コード (int) を返す int putc(int c, FILE *fp); fp が指すファイルへ文字コード c に対応する文字を書き込む 書き込み時にエラーが起こると EOF を返す 具体例 3 テキストファイル data_original の内容を別のファイル data_copy にコピーするプログラム FILE *fp_in, *fp_out; int code; fp_in =fopen("data_original", "r"); fp_out=fopen("data_copy", "w"); while( (code=getc(fp_in))!= EOF ) putc(code, fp_out); fclose(fp_in); fclose(fp_out); コピー元のファイルは読込みモードでオープンすること コピー元のファイルから 文字ずつ読み込んで コピー先のファイルへ書きだす 9 記憶クラス 変数の生成と消滅 静的変数 変数をどのような記憶領域に割り当てるかを指定するのが記憶クラス 記憶クラスには 自動変数 静的変数 外部変数などがある 今までの変数宣言はすべて 変数を自動変数 ( auto 型 ) として宣言 auto int a; を省略して int a; と宣言 記憶クラス指定子 auto で自動変数を指定 ( 省略可 ) int i,j; func_();... func_(); void func_(void) int x, y; 局所変数 x, y の生成消滅 func_ 呼出 j i y x func_ func_ 呼出 変数 i, j の寿命 局所変数 x, y の生成消滅 y x func_ j i 時間 記憶クラス指定子 static を用いて 変数が静的変数であることを指定する static int x; 変数 x は整数型の静的変数であり プログラムの実行中 値が保持される 静的変数はメモリの静的領域に格納される 静的変数は初期化の指定がない場合 ゼロで初期化される 静的変数の初期化はコンパイル時に一度だけ行われる 自動変数は それが宣言されている関数が呼び出された時点で生成され 関数の呼び出しがした時点で消滅する 自動変数はメモリ上のスタックに格納される void func_(void) int x, y; 変数 x, y の寿命 main 文の開始局所変数 i, j の生成 変数 x, y の寿命 main 文の局所変数 i, j の消滅 3 静的変数に対して 自動変数は関数ので消滅するため プログラムの実行中 値を保持することが出来ない プログラムの実行中常に値を保持するには静的変数を用いる 4 4

5 静的変数の寿命 静的変数を用いた例 外部変数 int i; func_(); func_(); void func_(void) static int a; void func_(void) static int x; int y; 自動変数 静的変数 main 文開始生成 main 文の局所変数 i func_ の局所変数 b func_ 呼び出し main 文開始生成 func_ main 文消滅 func_ の局所変数 y func_ 呼び出し func_ の局所変数 a func_ の局所変数 x func_ main 文消滅 5 void count(void) void count(void) static int x=; printf( d n, x); x++; 関数 count 中の静的変数 x の値は 関数呼び出しが終わっても消滅しないで保持されている 従って 呼び出されるごとに x の値は 増えるが変数 x は消滅しない 静的変数の初期化はコンパイル時に一度だけ実行される x を自動変数として宣言すると 関数呼びだし毎に x は生成され値は に初期化される 実行結果は 6 関数の外で定義される変数を外部変数 ( 大域変数 ) と呼ぶ 外部変数のスコープは広域的 ( プログラム全体 ) 全ての関数で参照可能 int a=; double x=3.459; printf( a = d n, a); sample(); printf( f n, x); void sample(void) printf( f n, x); x +=.; 外部変数 a, x の宣言 変数 a, x はどの関数 (main 文を含む ) からも利用可能 外部変数はどの関数からも参照可能なので 関数を独立したブラックボックスとして定義することが困難になる 変数の隠ぺいができないため 外部変数の乱用は避けるべき 7 5