情報処理Ⅱ
第８回
2004年11月30日（火）
本日学ぶこと
関数と変数
目的
してはいけないこと
関数を自分で定義し，変数の利用方法・範囲を明示的に制限
することで，適切な機能分割（モジュール化，再利用）を図る．
main関数のみで100行以上のプログラム
グローバル変数を駆使するプログラム
問題
シーザー暗号ができるか？
• ABCDEF...WXYZの各文字を
• DEFGHI...ZABCに変換する．
Wagahai
Zdjdkdl
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関数(Function)
関数の分類
自作関数: 自分で定義する．⇒ 本日のテーマ
ライブラリ関数: 出来合いのもの．printfなど．
なぜ関数を定義するのか？
処理を共通化（一般化）する
プログラムの見通しをよくする
main関数がないとプログラムは動かない
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関数定義の方法
構文: 型名 関数名(引数並び) {文...}
型名は，関数の戻り値の型．値を返さないときは，voidと書く．
引数並びは，0個以上の「型名 変数名」をカンマで挟んだもの．
引数がないときは，何も書かないか，voidと書く．
例: double myatof(const char *str0) {…}
例: void procedure(int x, int y) {…}
一括の変数宣言と異なり，
このintは省略できない．
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関数の呼び出し
関数定義の例：
double succ(double x) {return x+1;}
関数呼び出しの例：b=succ(a);
変数aの値を引数として，関数
succを呼び出し，その戻り値
xを関数succの仮引数(formal
を，変数bに格納する．
argument)，aを関数呼び出しの
実引数(actual argument)と言う．これらを区別する必要
のないときは，ともに引数(argument)という．
x = a; の代入を行ってから，関数本文の処理に入る．関数
の処理が終われば，変数x(のオブジェクト)は消滅する．
x = succ(x); と書いてもよい．このとき，仮引数のxと，実
引数のxは，別のオブジェクトである．
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return
関数処理中に return 値; があれば，そこで関数の処理
を終え，値を戻り値(return value)とする．
値の前後にカッコは不要．
戻り値の型がvoidなら， return; と書ける．
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引数の授受
Cの関数呼び出しでは必ず値渡し(call by value)にな
る．
値渡し: 実引数のコピーが仮引数に格納される．その後，仮
引数の値を変更しても，実引数の値には影響しない．
参照渡し(call by reference)をしたければ，ポインタ
値を引数とすればよい．
参照渡し: 仮引数は，実引数の別名となる．その後，仮引数
の値を変更すれば，実引数の値もそれに変わる．
Cではこの意味での参照渡しをすることができない．
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関数定義の順番
呼び出す関数は，呼び出す前に(プログラムファイルの上の
ほうで)宣言されていなければならない．
宣言や定義がない場合は，int 関数名(); とみなして呼
び出しを試みる．
対策
呼び出す順序に注意して関数を並べる．
関数プロトタイプを使用する．
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main関数の型
main関数の(戻り値の)型は，int とする．
void main とする本も多いが，規格上適切ではない．
正常終了は return 0; と書き，
異常終了は return 1; と書くのが一般的．
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変数(Variable)・識別子・オブジェクト
識別子(Identifier): 変数名，関数名，型定義名など
の「名前」
オブジェクト(Object)と識別子の違い
識別子は，プログラムファイル(静的)で記述される「ラベル」
オブジェクトは，プログラム実行中(動的)に生成される「実体」
同一の識別子に対して複数のオブジェクトが生成されることも
ある．
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グローバル変数とローカル変数
各変数は，定義された位置によって，有効範囲(scope)を
持つ．
グローバル変数
• あらゆるブロックの外で定義された変数．
• 有効範囲はファイル末尾まで．
ローカル変数
ブロックの中とは，
• ブロックの中で定義された変数．
{ と }で
• 有効範囲はブロック終了まで．
挟まれた領域のこと
グローバル - global - 大域的 - あらゆるブロックの外
ローカル - local - 局所的 - あるブロックの中
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識別子の宣言に関するルール
グローバルに同一の識別子を複数宣言できない．
一つのブロック内に，同一の識別子を複数宣言できない．
関数はブロック内で定義できない．必ずグローバル区間での
定義となる．
ブロック内に変数を定義するときは，それより外にある同一
の識別子と重複してもよい．
ブロック内では，外にある同一の識別子は使用できない．
モジュール化に関して有用なルール．
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型の属性
記憶域クラス
型修飾子
extern, static, auto, register
const, volatile
例: extern void function1(const char *);
int x(void) {static int c=0; ...}
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記憶域クラス（１）
auto: そのオブジェクトの生存期間は自動記憶域期間で
ある．
static: そのオブジェクトの生存期間は静的記憶域期間
である．
積極的にautoを書くことはない．
必要なときに使う．
extern: 他の場所で宣言された識別子を使用する．
分割コンパイルで不可欠．
externとstaticは，関数に
対しても指定できる．ただし
staticの意味は異なる．
プログラムが複数のソースファイルで
構成されることがある．大規模プログ
ラミングでは当たり前だが，本授業で
は実例を出さない．
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記憶域クラス（２）
静的記憶域期間 （static変数）
staticを指定した場合や，グローバル変数が該当する．
プログラムの実行に先立ち，オブジェクトが生成され，初期値が設定
される．プログラム終了まで破棄されない．
初期値を指定しないオブジェクトには 0 が代入される．
初期値は，コンパイル時に計算可能な定数式でなければならない．
自動記憶域期間 （auto変数）
autoを指定した場合や，staticやexternの指定なくブロック内で
定義した変数と，関数の仮引数が該当する．
宣言文を実行するたびに，オブジェクトが生成され，初期値があれば
毎回初期化される．ブロックを終えると，破棄される．
初期値を指定しないオブジェクトの初期値は不定．
初期値は任意の計算式でよい．
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有効範囲？記憶域クラス？
ここで問題
グローバルなstatic変数は，定義《 できる ∥ できない 》．
グローバルなauto変数は，定義《 できる ∥ できない 》．
ローカルなstatic変数は，定義《 できる ∥ できない 》．
ローカルなauto変数は，定義《 できる ∥ できない 》．
ローカルなstatic変数の用途
ブロック内で情報を保存しておき，あとでまた実行するときに利
用する．
動的に確保することなく，配列領域を戻り値とする．
auto変数では扱いきれない大容量オブジェクト(100万個の
int配列など)を取り扱う．
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変数の有効範囲の補足
破棄されるまでは，ブロックの外からでも(ポインタなどで間
接的に)オブジェクトの参照や値の書き換えができる．
⇒ ポインタによる参照渡しが可能となる．
関数内のauto変数に対応するオブジェクトは，関数処理が
行われるたびに生成される．
⇒ 再帰関数が構成できる．
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型修飾子
const: その識別子の値はプログラムによって変更できな
い．参照は可能．
volatile: 処理系が知らないうちに値を変える可能性が
ある．参照は可能．
constの使用例:
char *strcpy(char *dest, const char *src);
*dest は
関数内実行中
左辺値にできる
*src は
関数内実行中
左辺値にできない
dest, srcともに
関数内実行中
左辺値にできる
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暗号化問題
仕様
入力文にあるすべての'A'をα，すべての'B'をβ，…に置き換
えて出力する．（単一換字暗号という．）
文字は，char型の任意の値とする．ただし'\0'を除く（'\0'
は必ず'\0'に置き換える，と考えてもよい）．
どの文字をどの文字に置き換えるかは，プログラムの中で指
定する．
簡単な操作で，復号できるようにする．
Wagahai Ha Nekodearu
•
暗号化
•
復号
Zdjdkdl Kd Qhnrghdux
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暗号化問題
（まずい）方針
'A'をα，'B'をβ，…に置き換えるのを
switch～caseで行う．
• プログラムが無駄に長くなる．
• 柔軟性に欠ける．
char encrypt_word(char c)
{
switch (c) {
case 'A':
return 'D';
case 'B':
return 'E';
...
}
}
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暗号化問題
方針
暗号化のための変換テーブルを，配列で保持する．
• char encrypt_table[256];
encrypt_table['A']の値
encrypt_
table
… 'D'
+0
'E'
+'A'
+1
'F'
'G' …
+'C'
+'B'
+'D'
+255
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暗号化問題
方針（続き）
暗号化は，写像を用いる．
• a = 'A'; のとき，b = encrypt_table[a]; でbの
値が'D'となるようにするには，あらかじめ
encrypt_table['A']の値を'D'としておけばよい．
復号のためのテーブルは，逆写像を用いて求める．
• char decrypt_table[256];
• decrypt_table[encrypt_table['A']] = 'A';
gがfの逆写像
であるとは，
g(f(x))=x
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暗号化問題
fが恒等写像
であるとは，
f(x)=x
方針（続き）
定義する関数
• 文字列形式の変換テーブルを，配列に変換する．
• 復号のためのテーブルの値を設定する．
• 変換テーブルを恒等写像にする（変換のリセット）．
• 変換テーブルを用いて，文字列を暗号化もしくは復号する．
暗号化と復号はどう区別する？
• ./encrypt Wakagai Ha Nekodearu
• ./encrypt -d Zdjdkdl Kd Qhnrghdux
「コマンドラインオプション」
と呼ばれる
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まとめ
関数を自分で定義することができる．関数を呼び出すとき，
引数は値渡しで授受される．
変数には，型とは別の属性として，記憶域クラスと型修飾子
を指定できる．static変数とauto変数とでは，大きく挙動
が異なる．
「変数の定義」と「オブジェクトの生成」は別．
オブジェクトの生成・破棄のタイミングに注意する．
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