情報処理II

情報処理Ⅱ
２００５年１２月１６日（火）
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．
2
typedef


独自に型(type)を定義(define)できる．
例





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．
3
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．
4
列挙型(enumeration)とは

「ラベル」を格納・参照・比較したいときに使う．



例


13
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．
0
1
enum Boolean {FALSE, TRUE};
enum Boolean p = TRUE, q = FALSE, r = p||q;
enum month {Jan = 1, Feb, Mar, ..., Dec,
MONTH_END} mloop; int rain[100][MONTH_END];
for (mloop = Jan; mloop < MONTH_END;
mloop++) { rain[4][mloop] = ...; }
年月単位の降水量を格納する
5
汎整数型


整数型(char，int，long など)と列挙型を合わせて，
汎整数型(integral type)という．
列挙型は，計算時にはint型とみなされる．

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．
6
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．
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．
7
レジ問題


「模擬」ともいう
構造体を用いるとすっきり表現できる例
「レジ(cache register)」をシミュレートできる？




「500円，100円，100円，50円，50円，10円」で合計いくら？
「2,941円のお釣り」として，いくらの紙幣・硬貨を何枚出せば
いい？
650円の勘定に，「1000円，100円，50円」を出してきたら，い
くら返す？
650円の勘定に，「1000円，500円」を出してきたら？
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)





（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：あいうえお
情処Ⅰの点数：80
情処Ⅱの点数：75
修得単位数： 52
9
構造体と配列の使い分け

配列




構造体



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．
10
構造体の宣言と定義

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 {
この x と y を，
double x;
point構造体の
double y;
メンバという．
};
struct point p = {1, -1};
セミコロンを忘れない
ように
•
•



p:
x=1
y = -1
配列と同じ書式で
初期化可能
11
構造体の宣言と定義の例（１）

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;
struct point型と
point p;
•


point型が定義される
12
構造体の宣言と定義の例（２）

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
構造体の宣言と定義の例（３）

自己参照構造体

struct node {
graph
int value;
struct node *next;
value = 1
};
next
struct node graph[100];
graph[0].value = 1;
graph[0].next = graph + 1;
graph[1].value = 99;
graph[1].next = NULL;
•
•




value = 99
…
next = NULL
すでに定義されている型で
あれば，それを
メンバの型に用いてもよい．
14
構造体の参照と代入（１）

前提

struct point {
double x, y;
};
struct point p, *pp = &p;
•



メンバへのアクセス方法


× *pp.x
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のポインタppについては，(*pp).x もしく
は pp->x と書けばよい．
• . と -> は演算子であり，最上位の優先順位を持つ．
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．
• 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
16
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」という．
s:
c
struct s {
char c;
int i;
}
パディング
i
sizeof(char) == 1
sizeof(int) == 4
でも sizeof(struct s) != 5
17
レジ問題の仕様（１）


レジの「所持金(pocket)」をひとつの実体として，構造体を
定義する．
所持金に関する情報



一万円，五千円，千円の各紙幣(bill)の枚数
５００円，１００円，５０円，１０円，５円，１円の各硬貨(coin)の
枚数
所持金の総額(amount) ⇒ 構造体のメンバ？
500
50
100
5
10
1
18
レジ問題の仕様（２）

レジの所持金に関して知りたい情報，行いたい操作





紙幣や硬貨がそれぞれ何枚あるかを知る
紙幣や硬貨の所持枚数を指定する
• 「特定の紙幣や硬貨を０枚にする」を含む
レジに入金・出金をする
支払ったときのお釣り(change)を求める
• 支払えないときは，何らかのエラー情報を返す
両替する ⇒ 授業では扱わない
• １００円玉４５枚を，（可能な限り）千円札に
• 千円札１枚を，１００円玉に
19
レジ問題のプログラミング（１）

所持金構造体

struct pocket {
int bill_10000, bill_5000, bill_1000;
int coin_500, coin_100, coin_50, coin_10,
coin_5, coin_1;
};
•
•

20
レジ問題のプログラミング（２）

定義した関数



紙幣や硬貨の枚数を指定する
• set_bill, set_coin, set_pocket
• replace_pocket, create_pocket
所持金の総額を求める
• calc_amount
紙幣や硬貨がそれぞれ何枚あるかを知る
• 個々の値は，メンバに直接アクセス
• 全体の出力は，print_pocket
「calc」は
「calculate」の略
21
レジ問題のプログラミング（３）

定義した関数（続き）


レジに入金・出金する
• add_pocket, sub_pocket
支払ったときのお釣りを求める
• get_change
「sub」は
「subtract」の略
22
関数定義の注意点

所持金を操作する各関数について，第１引数は所持金構造
体のポインタとし，戻り値もその値としている．


メンバ名と変数名は，別々に（異なる名前空間で）管理される
識別子なので，重複してもよい．



戻り値をvoidにする（値を返さない）流儀もある．
関数set_bill, 関数set_coinを参照．
get_change関数の処理中に「お釣りが支払えない」とわ
かったら，その時点で処理を終えてNULLを返す．
create_pocket関数の戻り値はポインタ
偽と評価される
ではなく構造体オブジェクトとして，構造体渡しポインタ値
としなければならない．
23
構造体渡しでしてはいけないこと

× 関数内のauto変数のポインタ値を戻り値とする．

例
• struct pocket *create_pocket(int amount)
{
•
–
–
–
struct pocket poc_object;
replace_pocket(&poc_object, amount);
return &poc_object;
}
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，poc_objectの領域が破棄される
⇒ *(&poc_object)が不定！
•


24
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．
• そのオブジェクトの型を構造体で定義する．
• 座標上の点，学生情報，ノード（節点），など．
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．
25
まとめ



typedefと列挙型を活用することで，各変数の型がより明
確になる．
構造体により，複数のデータからなる「システム」を創ること
ができる．
構造体の中身を操作するには，ポインタ渡しの関数を定義し
呼び出すとよい．
26
スケジュール

第２回レポート掲示：本日の授業終了後すぐ


第１１回：１２月２２日（木）１６：３０～１８：００


（１２月２３日（金）は祝日）
ＪＡＢＥＥアンケート締切：１２月２２日（木）



Webページ参照
情報通信の学生は全員回答してください
Webページ参照
第１２回：１月１３日（金）

第２回レポート提出を忘れずに
27

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