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情報処理 Ⅱ

情報処理 Ⅱ. 第９回：２００３年１２月１６日（火）. 今回からのルール. 構文は， このフォント 使用例は， このフォント. 本日のテーマ. 前処理（ preprocessing) # から始まる構文 代表的なライブラリ関数 ライブラリ関数の名前がわかれば，それを自分で使えるようになる！. 問題（授業がつまらない人の ために）. 以下の DEBUGPRINT はどういう意味か？ そうであることをどのように確認すればよいか？ 配布資料のプログラムは仕様通りに動かない．どこをどのように修正すればよいか？. DEBUGPRINT printf(&quot;!<br>&quot;);.

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Presentation Transcript

  1. 情報処理Ⅱ 第９回：２００３年１２月１６日（火）

  2. 今回からのルール • 構文は，このフォント • 使用例は，このフォント

  3. 本日のテーマ • 前処理（preprocessing) • # から始まる構文 • 代表的なライブラリ関数 • ライブラリ関数の名前がわかれば，それを自分で使えるようになる！

  4. 問題（授業がつまらない人のために） • 以下のDEBUGPRINTはどういう意味か？ そうであることをどのように確認すればよいか？ • 配布資料のプログラムは仕様通りに動かない．どこをどのように修正すればよいか？ DEBUGPRINT printf("!\n");

  5. 前処理とコンパイル（１） • 前処理・コンパイル・アセンブル・リンクの各処理は通常，コンパイラ(ccなど)が一手に引き受ける． ソースファイル（前処理前） ソースファイル（前処理後） 前処理 コンパイルアセンブル オブジェクトファイル 実行ファイル リンク

  6. 前処理とコンパイル（２） • 前処理は， • 狭義には，「コンパイルに先立って行われる処理」であり，したがってコンパイルとは別 • 広義には，ccでコンパイルすれば自動的に処理してくれる，という意味でコンパイル作業の一部 • 前処理のコマンド（プリプロセッサ）はcpp • Cの前処理以外にも使用可能

  7. 前処理指令(Preprocessing directive) • マクロ定義(#define) • オブジェクト形式マクロ ⇒「定数」の定義 • 関数形式マクロ ⇒「関数もどき」の定義 • マクロ定義無効(#undef) • ソースファイルの取り込み(#include) • 条件付きコンパイル(#if ... #endif)

  8. オブジェクト形式マクロ（１） • 語の置き換えを行う． • #define 置換対象 置換内容 • #define WORD_SIZE 6と記述すると，それ以降int a[WORD_SIZE];は int a[6];と同じ意味になる． • プログラム修正により変わり得る定数値があるときに，よく用いられる． • 配列の上限値，他と区別する値など． • うまく使うことで，定数値を変えるときのプログラム修正箇所を少なくできる．

  9. オブジェクト形式マクロ（２） • 注意点 • 単純に置き換える． • #define WORD_SIZE 6+1に対してint a[WORD_SIZE * 2];は，int a[6+1 * 2];に置き換えられる（意図した動作ではない）． • #define WORD_SIZE (6+1)とすればよい． • 語のみを置き換える． • print_WORD_SIZE( )といった「語の一部」や，printf("WORD_SIZE");といった文字列定数は，置き換えない．

  10. 関数形式マクロ（１） • オブジェクト形式マクロとほぼ同じ書式．置換対象に「(…)」をつける． • #define printfint(x) printf("%d\n",x)に対して，printfint(a);は printf("%d\n", a);に置き換えられる． • 注意すべき使用例 • #define add(x, y) x+yに対して，printf("%d", add(1,-1));やprintf("%d", !add(1,1));は意図通りに動作しない． • #define add(x, y) ((x)+(y))としなければならない． このxは変数ではない!

  11. 関数形式マクロ（２） • 置換内容の中で #を用いると，置換対象を文字列にできる． • #define printfint(x) printf(#x " = %d\n", x)に対してprintfint(a);は printf("a"" = %d\n", a);に置き換えられる（これは printf("a = %d\n", a);と同じ）． • ##を用いると，前後の語を連結できる． • #define N1 100#define N2 1000#define N(i) N##iに対して，N(2) は，N2 に，そして 1000に置き換えられる． 順に変換（展開）される．

  12. マクロ利用時の注意点 • C言語のキーワードも置換可能． • #define char signed char は文法上問題ないが，よい書き方ではない．より好ましい例: • #define schar signed char • typedef signed char schar; • 同一内容であれば，同じ名前のマクロを複数定義してもよい．（異なっていればコンパイルエラー．） • 置換内容のない名前も定義できる． • #define DEBUG • 末尾にセミコロンをつけない． • #define WORD_SIZE 6;は（たいていの場合）間違い． schar型を新たに定義する．意味は，signed charと同じ．

  13. 例題１（デバッグ） • うまく動かない． • 関数形式マクロを定義して，途中の値を出力するよう埋め込む．

  14. ソースファイルの取り込み • #include <ファイル名> • ライブラリ関数などが宣言されているヘッダファイルを取り込む（インクルードする）． • #include "ファイル名" • 自作のファイルを取り込む．

  15. ヘッダファイル • ライブラリ関数の関数プロトタイプ，構造体や特殊な型，定数などが宣言・定義されているファイル． • #include <stdlib.h>とすると，/usr/include/stdlib.h を取り込む（ヘッダファイルの所在は処理系依存）． • 自作するときは，ファイル名を「.h」で終わらせるのが慣例．

  16. ヘッダファイルとライブラリ関数 • 既に定義されている関数や定数を利用するには，あらかじめ，適切なヘッダファイルをインクルードしなければならない． • printf なら #include <stdio.h> • NULL なら #include <stdlib.h>が一般的． • インクルードすべきヘッダファイル名は，manpage で知ることができる． • man 3 printf • jman 3 printf • JM Project (http://www.linux.or.jp/JM/)

  17. 例題１（改良） • ライブラリ関数 isdigit を使用して，文字が数字（'0'～'9' のいずれか）か否かを判定する． • 定数や関数形式マクロを定義して，値の意味や処理の内容をわかりやすくする．

  18. 条件付きコンパイル（１） • #if 定数式…#endif定数式（前処理時に評価できる式）が真のときに，「…」を残し，そうでなければ「…」を捨てる．

  19. 条件付きコンパイルの基本 参考: Cのif文 if (条件式1) { … } else if (条件式2) { … } else { … } #if 条件式1 … #elif 条件式2 … #else … #endif 条件付きコンパイル（２） • 「#if 定数式」に代えて，「#ifdef 名前」や「#ifndef 名前」も利用可能． • 「#else」や「#elif 定数式」も記述可能． • 条件付きコンパイルは入れ子にできる．

  20. 前処理指令と空白・コメント • 一つの前処理指令は，１行で書かなければならない．ただし， • 行末に「\」を置くことで，複数行で書ける． • 関数形式マクロの場合，括弧の途中で改行できる． • 前処理指令の中でコメント（/* */ もしくは //)を書くことができる．これは前処理時に空白文字に置き換えられる． ...空白は必須 # define printfint( x ) printf ( #x " = %d\n" , x ) ...空白は任意

  21. 有用なライブラリ関数（１） • #include <stdio.h>を必要とするもの • putchar(c) … 1文字出力 • #include <stdlib.h>を必要とするもの • atoi(str) … 文字列からint型数値への変換 • exit(0) … プログラムの終了 • rand( ) … 乱数生成 • #include <string.h>を必要とするもの • strcmp(str1, str2) … ２つの文字列を比較 • strchr(str, c) … 文字検索

  22. 有用なライブラリ関数（２） • #include <ctype.h>を必要とするもの • isdigit(c) ... 文字が数字であるか判定 • tolower(c) … 大文字を小文字に変換 • #include <math.h>を必要とするもの • exp(x) … eのx乗 • floor(x) ... x以下で最大の整数（反対は ceil）

  23. まとめ • 前処理指令をうまく使えば，人間にとって読みやすいプログラムを書くことができる． • 定数・関数マクロの定義 (#define) • 条件付きコンパイル (#if) • ライブラリ関数を使うには，#includeを用いて適切なヘッダファイルをインクルードする．

  24. 今後の予定 • ２００４年１月１３日（火）：第１０回 • ストリーム，特に標準入力と標準出力について • 落ち穂拾い • ２００４年１月２０日（火）：おさらい • ２００４年１月２７日（火）：試験 • ２００４年２月３日（火）に補講（プログラミング能率向上のノウハウ；採点対象外）をすれば出席する人はどのくらいいますか？

  25. 発展的な話題：関数名の表記法 • printf • 最も単純な表記法． • ただし，コマンド名と一致するケースがある． • printf() • 関数呼び出しであることを明示する表記法． • printf(3) • 「詳細を知りたければ，man 3 printfを実行して読むこと」を含めた表記法． • manpageはこの形式．Webでもときどき見かける．

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