情報処理II

情報処理Ⅱ
２００５年１２月２日（金）
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

並べ替えられる？
４７３８６１２５
１２３４５６７８
2
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
3
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．
4
関数の呼び出し


関数定義の例：
double f(double x) {return x+1;}
関数呼び出しの例：b=f(a);
変数aの値を引数として，



関数fを呼び出し，その戻
x を関数 f の仮引数(formal
り値を，変数bに代入する．
argument)，a を関数 f 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 = f(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．
5
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．
6
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が，ポ
インタ値を渡すことで，その参照先の値を変えることができる．
• ポインタ値とは…配列変数の名前，または変数に「&」をつけ
たもの
7
ポインタ値の値渡し

関数：


void print_message(char *message)
{
printf("%s\n", message);
 実引数の値（ポイン
}
呼び出し側：

char wakayama[] = "wakayama";
print_message(wakayama);
message
wakayama
タ値）は変更不可．
 参照先（文字列
"Wakayama"の
中身)は変更可．
関数print_messageの中
'W' 'a' 'k' 'a' 'y' 'a' 'm' 'a' '\0'
8
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．
9
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．
10
関数プロトタイプ
(Function prototype)

構文: 型名関数名(引数の型の並び);




「関数原型」
ともいう
セミコロンを忘れずに
「引数の型の並び」は，「引数（型と変数）の並び」でもよい．こ
のとき変数名は無視される．
一般に，グローバル区間に記述する．
例: int swapcase(int);
関数プロトタイプを用いることで，


関数定義の順番を気にすることなくプログラムを記述できる．
• ただし，関数プロトタイプは，関数定義の前に書くこと．
関数の入出力が明確になる．
11
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．
12
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．
「ブロックの中」とは，
ローカル変数
{ と }で
挟まれた領域のこと
• ブロックの中で定義された変数．
• 有効範囲はブロック終了まで．
関数の仮引数も
ローカル変数


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
13
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．
14
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; ...}
15
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．
16
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．
17
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．
18
配列のauto変数

関数：
void print_message(void)
{
char message[] = "Wakayama";
printf("%s\n", message);
}
関数print_messageの中
message
'W' 'a' 'k' 'a' 'y' 'a' 'm' 'a' '\0'
19
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．
関数print_messageの中
message
wakayama
message[0] = 'w';
としてよい
'W' 'a' 'k' 'a' 'y' 'a' 'm' 'a' '\0'
20
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
21
並べ替え問題


処理対象：intの１次元配列
処理前：
４７３８６１２５
処理後：
１２３４５６７８
並べ替えは「ソート(sort)」，「ソーティング(sorting)」と
も呼ばれる．
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並べ替え問題：定義する関数

int get_array_length(int *array);



void print_array(const char *message,
int *array);


配列の要素数を求める．
× sizeof(array)/sizeof(array[0])
メッセージと，配列の各値を出力する．
void sort_by_selection(int *array);


選択法を用いて並べ替える．
配列の中身を書き換える．
23
関数の呼び出し関係
main
print_array
sort_by_selection
get_array_length
24
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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