情報処理II

情報処理Ⅱ
２００７年１２月１０日（月）
授業の進め方
構造体
プリプロセッサ
指令
その他の型
ライブラリ関数
自分の思う通りに，適切な形で，プ
ログラムとして表現する．
識別子
算術型
制御文
演算子
２年以降で
さらに学習・習熟
ファイル入出力
配列・文字列
ポインタ
関数
変数の
有効範囲
再帰呼び出し
プログラムの作成・
コンパイル・実行
2
本日学ぶこと

いくつかの型




なぜ「型」にこだわるか？



typedef
列挙型(enum型)
構造体
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


この色とこの色は型名を表す．
この色は変数名を表す．
リpp.108-109
3
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 s, t; ⇒ char *s, *t; と同じ
typedef char c5[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.142-145
4
typedefの考え方

変数の定義


char c5[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]; は，c5型を定義し，その型は
char [5]型と同一とみなす．
5
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.138
6
列挙型の使用例

例

0
1
enum Boolean {FALSE, TRUE};
enum Boolean p = TRUE, q = FALSE, r = p||q;
13

enum month {
Jan = 1, Feb, Mar, ..., Dec, MONTH_END
} mloop;
型と変数を同時に定義
int rain[100][MONTH_END];
for (mloop = Jan; mloop < MONTH_END;
mloop++) {
rain[7][mloop] = ...;
}
年月単位の降水量を格納する
7
汎整数型

汎整数型(integral type)に含まれるもの




列挙型は，計算時にはint型とみなされる．

リp.64
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．）
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．
8
構造体(structure)


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
(x,y)





入p.242
リp.366
（2次元，3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
学生情報
500
100
100
100
50
10
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： 52
9
構造体宣言の例（１）

構文： struct タグ名 { メンバ宣言子並び };


「struct タグ名」型が定義される．
例

struct point {
double x;
double y;
};
struct point p = {1, -1};

セミコロンを忘れない
ように
この x と y を，
point構造体の
メンバという．
p:
x=1
y = -1
配列と同じ書式で
初期化可能
リpp.366-367, pp.205-206
10
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;
「,」を用いて
メンバを一括
宣言してよい
struct Point型と
point型が定義される
入p.242
リpp.367-368
11
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;
12
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];
};
•
•


row
column
element
…
行列（成分はポインタ）

struct matrix {
int row, column;
double **element;
};
row
•
column
•

element
13
構造体宣言の例（５）

自己参照構造体

struct node {
graph
char label;
struct node *next;
label = 'A'
};
next
struct node graph[100];
graph[0].label = 'A';
graph[0].next = graph + 1;
graph[1].label = 'Z';
graph[1].next = NULL;
•
•




リp.69, p.143, p.372, p.376
label = 'Z'
…
next = NULL
14
構造体の参照と代入（１）

前提


struct point {
double x, y;
};
struct point p, *pp = &p;
p:
pp
x
y
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.x
• . と -> は演算子であり，最上位の優先順位を持つ．
入p.243
リp.157, pp.367-368
15
構造体の参照と代入（２）

構造体オブジェクトの代入




struct matrix a, b; （aを初期化） 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
• 大きなサイズの構造体オブジェクトをスタックに置きたくない
とき
リp.163, p.358, pp.97-98
16
三角形の面積：仕様

２次元座標上の三角形の面積を求める．
構造体を用いる．
三点P(a, b), Q(c, d), O(0,0)からなる⊿PQOの面積
は，|ad-bc|/2 で求められることを利用する．


y
O
x
17
三角形の面積：構造体

２次元座標の点
struct point {
double x, y;
};

三角形の３点
struct triangle {
struct point p1, p2, p3;
};

リp.103
メンバと変数は，識別子が重複していてもよい．
18
三角形の面積：関数
struct triangle transform_triangle(struct
triangle t);


三角形の３点を，メンバp3が原点になるように平行移動する．
double calc_area(struct triangle t);


三角形の面積を求める．
y
y
p1(1,3)
p1(-3,1)
p3(4,2)
p3(0,0)
O
O
p2(5,0)
x
x
p2(1,-2)
19
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
20
構造体と配列の使い分け

配列




構造体



入p.244
同一の型の集まり
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．
21
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
struct s {
char c;
int i;
};
リp.373
パディング
i
sizeof(char) == 1
sizeof(int) == 4
でも sizeof(struct s) != 5
22
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？」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？」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．
23
してはいけないこと

× 関数内のauto変数を指し示すポインタを，戻り値とする．




struct point *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static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.118-119
24
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．


#include文の後ろ，関数プロトタイプの前に書く．
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．
25
まとめ



独自の型（typedef，列挙型，構造体）を定義することで，
変数に持たせる意味がより明確になる．
構造体により，複数のデータからなるオブジェクトを創ること
ができる．
構造体を対象とする関数を定義するとき，（引数・戻り値の）
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．
26
今後の予定

２００７年１２月１７日（月）：第１１回授業






次回授業終了後すぐ，授業Webページにて，第２回レポート課
題を掲示します．
２００８年１月１０日（木）：休講
２００８年１月１７日（木）：第２回レポート提出期限
２００８年１月２１日（月）：第１２回授業
２００８年１月２８日（月）：第１３回授業
２００８年１月３０日（水）：第１４回授業
27

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