C言語入門

(1)

C言語入門

第15週

プログラミング言語Ⅰ(実習を含む。),

計算機言語Ⅰ・計算機言語演習Ⅰ,

(2)

補足

(3)

return 戻り値;

• 関数から抜けて呼び出し元へ戻り値を渡す

return_test1.c

int sub()

{

return 123;

printf("hello¥n");

}

void main()

{

int x = sub();

printf("%d¥n", x);

}

return文に与えた値が

関数の戻り値になり

演算に使用される

return文を実行すると

呼び出し元に戻るので

それ以降の文は

実行されない

mintty + bash + GNU C

$ gcc return_test1.c && ./a

123

(4)

return 文

• 戻り値の型は必要に応じて適切な型を選ぶ

return_test2.c

int sub()

{

return 1.23;

}

void main()

{

double = sub();

printf("%f¥n", x);

}

この例では戻り値の型はintなので

return文にdoubleを与えても

戻り値はint型にキャストされるので

整数になる

mintty + bash + GNU C

$ gcc return_test2.c && ./a

1.000000

例えばもし

浮動小数点数の値を

戻したいなら

戻り値の型は

doubleでないといけない

(5)

コマンドライン引数

• char argv[] は char 型の配列

mintty + bash

$ ./argtest a b "c d" "e¥"f"

argc = 5

argv[0] = "./argtest"

argv[1] = "a"

argv[2] = "b"

argv[3] = "c d"

argv[4] = "e"f"

'a' '¥0' 'b' '¥0' 'c' ' ' 'd' '¥0' 'e' '"'

f

'¥0'

argv[1]

argv[2]

argv[3]

argv[4]

正確には

関数の引数で最初の [] は

* と同じだったので

char *argv[] は

char **argv と同じ

つまり

char 型へのポインタへのポインタ

(6)

データ型の制限: <limits.h>

CHAR_BIT

char 型のビット数

CHAR_MAX

UCHAR_MAX または SCHAR_MAX

CHAR_MIN

0 または SCHAR_MIN

SCHAR_MIN, SHRT_MIN, INT_MIN, LONG_MIN

signed の char, short, int, long の最小値

SCHAR_MAX, SHRT_MAX, INT_MAX, LONG_MAX

signed の char, short, int, long の最大値

UCHAR_MAX, USHRT_MAX, UINT_MAX, ULONG_MAX

unsigned の char, short, int, long の最大値

なお unsigned 型は負の数がないので最小値は 0 である

(7)

FLT_RADIX, DBL_RADIX

指数表現の基数

FLT_DIG, DBL_DIG

精度の10進桁数

FLT_MANT_DIG, DBL_MANT_DIG

仮数部における基数(RADIX)の桁数

FLT_EPSILON, DBL_EPSILON

1.0 + 𝑥 ≠ 1.0となる最小の𝑥

FLT_MAX, DBL_MAX

float, double の最大値

FLT_MIN, DBL_MIN

float, double の正規化された最小の浮動小数値

FLT_MAX_EXP, DBL_MAX_EXP

RADIX

𝑛

− 1が表現可能な𝑛の最大値

FLT_MIN_EXP, DBL_MIN_EXP

10

𝑛

を正規化された浮動小数値として表現可能な

𝑛の最小値

(8)

この授業で扱わなかったこと

• 構造体と共用体: struct, union

• 型定義: typedef

• 可変長引数: <stdarg.h>

• va_list, va_start, va_arg, va_end

• 非局所ジャンプ: <setjmp.h>

• シグナル処理: <signal.h>

(9)

(10)

分割コンパイル

• ファイルが多くなるとコンパイルが大変

10

mintty + bash + GNU C

$ gcc strtoi_test.c strtoi.c strtosign.c strtobase.c basetoint.c base36toint.c $

cmd + Borland C++

strtoi_test.c: strtoi.c: strtosign.c: strtobase.c: basetoint.c: base36toint.c:

一度実行すれば

カーソルキーの上下で

コマンドの実行履歴から

選べるが、最初が面倒

1ファイルしか変更してないのに

全ファイルコンパイルし直すのは非効率

(11)

make コマンド

• 依存関係を記述し必要な処理だけ行う

• Makefile に依存関係と作成方法を記述する

Makefile.cygwin.strtoi_test,1

all: strtoi_test.exe

strtoi_test.exe: strtoi_test.c strtoi.c strtosign.c strtobase.c basetoint.c base36toint.c $(CC) -o $@ $^

clean:

-rm strtoi_test.exe

Makefile.bcc32.strtoi_test

strtoi_test.exe: strtoi_test.c strtoi.c strtosign.c strtobase.c basetoint.c base36toint.c $(CC) strtoi_test.c strtoi.c strtosign.c strtobase.c basetoint.c base36toint.c clean:

-DEL strtoi_test.exe *.obj *.tds

作成するファイル: 材料のファイル ...

(12)

make コマンド

• make と打つだけで自動的にコンパイル

12

mintty + bash + GNU C

$ make -f Makefile.cygwin.strtoi_test,1

cc -o strtoi_test.exe strtoi_test.c strtoi.c strtosign.c strtobase.c basetoint.c base36toint.c

cmd + Borland C++

>make -f Makefile.bcc32.strtoi_test

bcc32 strtoi_test.c strtoi.c strtosign.c strtobase.c basetoint.c base36t oint.c

(13)

make コマンド

• 依存関係の記述

Makefile.cygwin.strtoi_test,2

strtoi_test.exe: strtoi_test.o strtoi.o strtosign.o strtobase.o basetoint.o base36toint.o $(CC) -o $@ $^

strtoi_test.o: strtoi_test.c myfunc_week10.h

strtoi.o: strtoi.c myfunc_week10.h myfunc_week11.h myfunc_week12.h strtosign.o: strtosign.c myfunc_week12.h

strtobase.o: strtobase.c myfunc_week12.h basetoint.o: basetoint.c myfunc_week11.h base36toint.o: base36toint.c myfunc_week11.h clean:

-rm strtoi_test.exe strtoi_test.o strtoi.o strtosign.o strtobase.o basetoint.o base36toint.o

作成するファイル: 材料のファイル ...

タブ...→

作成方法

標準的な作成方法で良い場合は

作成方法は省略出来る

(14)

make コマンド

• 依存関係の解決

14

mintty + bash + GNU C

$ make -f Makefile.cygwin.strtoi_test,2 cc -c -o strtoi_test.o strtoi_test.c cc -c -o strtoi.o strtoi.c cc -c -o strtosign.o strtosign.c cc -c -o strtobase.o strtobase.c cc -c -o basetoint.o basetoint.c cc -c -o base36toint.o base36toint.c

cc -o strtoi_test.exe strtoi_test.o strtoi.o strtosign.o strtobase.o basetoint.o base36toint.o $ make

make: Nothing to be done for 'all'. $ rm strtosign.o

$ make

cc -c -o strtosign.o strtosign.c

cc -o strtoi_test.exe strtoi_test.o strtoi.o strtosign.o strtobase.o basetoint.o base36toint.o

直前に削除したため改めて

コンパイルが必要になった

ファイルだけ処理し直して

てくれている

コンパイルが完了しているので

改めてコンパイルする

必要がなかった

(15)

make コマンド

• 依存関係の解決

• 必要に応じて適宜作成方法を実行する

• 例:

• 材料のファイルが不足している場合

• 作成するファイル(旧)、材料のファイル(新)の場合

(16)

make コマンド

• 同じmakeという名前が付いていて基本は同じ

だが方言があり、細かい違いがある

• Wikipedia /

make

• GNU Make

• Embarcadero /

MAKE

• JM /

make

(1)

• FreeBSD 9.0-RELEASE-K /

make

(1)

• MSDN /

NMAKE Reference

(17)

その他のビルドツール

• Autotools

• autoconf, automake, libtool の総称

• UNIX 系のソフトウェアでは標準的なビルドツール

• 以下の標準的な手順でビルド出来るようになる

• 書籍

• GNU AUTOCONF, AUTOMAKE, AND LIBTOOL

https://sourceware.org/autobook/

(無料オンライン版)

• Wikipedia /

Autotools

mintty + bash + GNU C

$ ./configure $ make

(18)

その他のビルドツール

• CMake -

http://www.cmake.org/

• マルチプラットフォームな Makefile 作成ツール

• Wikipedia /

CMake

(19)

ライブラリの自作

• 標準ライブラリ関数はアーカイブやライブラリ

と呼ばれる複数のオブジェクトファイルを1つ

にまとめたファイルとして提供されている

• cygwinでは/usr/lib/libc.a等

• Borland C++ではC:¥boland¥bcc32¥Lib¥cw32.lib等

• 標準ライブラリはコンパイル時に自動的にリ

ンクされる

• 但し <math.h> 等は -lm 等として明示的に

/usr/lib/libm.aをリンクする必要がある場合もある

(20)

ライブラリの自作

• 複数のオブジェクトファイルを1つのファイルにまとめる

にはアーカイバやライブラリアンと呼ばれるツールを

用いる

• JM /

ar

(1)

• 作成方法:

ar q ライブラリ名オブジェクトファイル名 ...

• embarcadero /

ライブラリマネージャ TLIB.EXE

• 作成方法:

tlib ライブラリ名 -+オブジェクトファイル名 ...

20

(21)

ライブラリの自作(Cygwin)

• 複数のオブジェクトファイル(.oファイル)を1つ

の.aファイルにまとめる

• まとめたファイルをアーカイブ(archive)または

スタティックライブラリ(static library)と呼ぶ

mintty + bash + GNU C

$ gcc -c strtoi.c strtosign.c strtobase.c basetoint.c base36toint.c

$ ar q myfunc.a strtoi.o strtosign.o strtobase.o basetoint.o base36toint.o ar: myfunc.a を作成しています $ gcc strtoi_test.c myfunc.a

必要な .o ファイルを

myfunc.a から探してリンクし

実行ファイルを作成

複数の .o ファイルをまとめた

.a ファイルの作成

(22)

ライブラリの自作(Borland C++)

• 複数のオブジェクトファイル(.objファイル)を1

つの.libファイルにまとめる

• まとめたファイルをライブラリと呼ぶ

22

cmd + Borland C++

strtoi.c: strtosign.c: strtobase.c: basetoint.c: base36toint.c:

>bcc32 strtoi_test.c myfunc.lib

必要な .obj ファイルを

myfunc.lib から探してリンクし

実行ファイルを作成

複数の .o ファイルをまとめた

.lib ファイルの作成

(23)

ライブラリの自作

• make によるアーカイブの作成

Makefile.cygwin.myfunc.a

all: myfunc.a

myfunc.a: strtoi.o strtosign.o strtobase.o basetoint.o base36toint.o $(AR) q $@ $^

strtoi_test.o: strtoi_test.c myfunc_week10.h

strtoi.o: strtoi.c myfunc_week10.h myfunc_week11.h myfunc_week12.h strtosign.o: strtosign.c myfunc_week12.h

strtobase.o: strtobase.c myfunc_week12.h basetoint.o: basetoint.c myfunc_week11.h base36toint.o: base36toint.c myfunc_week11.h clean:

(24)

ライブラリの自作

• make によるアーカイブの作成

24

mintty + bash + GNU C

$ make -f Makefile.cygwin.myfunc.a cc -c -o strtoi.o strtoi.c cc -c -o strtosign.o strtosign.c cc -c -o strtobase.o strtobase.c cc -c -o basetoint.o basetoint.c cc -c -o base36toint.o base36toint.c

ar q myfunc.a strtoi.o strtosign.o strtobase.o basetoint.o base36toint.o ar: myfunc.a を作成しています

(25)

ユニットテスト(単体テスト)

• 標準ライブラリヘッダ <assert.h>

• assert マクロの利用

• ユニットテストツールの利用

• CUnit

http://cunit.sourceforge.net/

(26)

assert マクロ

void assert(int expression)

• expression がゼロの場合以下のメッセージを

stderr に出力し abort する

Assertion failed: expression, file filename, line nnn

• <assert.h>をインクルードする時点で NDEBUG

マクロが定義されていると assert マクロは無

視される

• ユニットテストだけでなくデバッグ時のみ有効に

する不正値のチェック等でも利用される

26

(27)

assert マクロ

• 専用のテストルーチンで使用した例

is_leap_year_assert.c

void test_leap_year() { assert(is_leap_year(-400) == 1); assert(is_leap_year(- 56) == 1); assert(is_leap_year(- 4) == 1); assert(is_leap_year( 0) == 1); assert(is_leap_year( 4) == 1); assert(is_leap_year( 56) == 1); assert(is_leap_year( 400) == 1); assert(is_leap_year(1996) == 1); assert(is_leap_year(2000) == 1); assert(is_leap_year(2004) == 1); }

is_leap_year_assert.c

void test_normal_year() { assert(is_leap_year(-300) == 0); assert(is_leap_year(-200) == 0); assert(is_leap_year(-100) == 0); assert(is_leap_year(- 3) == 0); assert(is_leap_year(- 2) == 0); assert(is_leap_year(- 1) == 0); assert(is_leap_year( 1) == 0); assert(is_leap_year( 2) == 0); assert(is_leap_year( 3) == 0); assert(is_leap_year( 100) == 0); assert(is_leap_year( 200) == 0); assert(is_leap_year( 300) == 0); assert(is_leap_year(1900) == 0); assert(is_leap_year(1997) == 0); assert(is_leap_year(1998) == 0); assert(is_leap_year(1999) == 0); assert(is_leap_year(2001) == 0); assert(is_leap_year(2002) == 0); assert(is_leap_year(2003) == 0); }

is_leap_year_assert.c

int main() { test_leap_year(); test_normal_year(); return EXIT_SUCCESS; }

(28)

assert マクロ

• 専用のテストルーチンで使用した例

• エラーがなければ何も起きない

• エラーがあるとそこで実行が中断する

28

mintty + bash + GNU C

$ gcc is_leap_year_assert.c is_leap_year_func_4_2.c && ./a

assertion "is_leap_year( 0) == 1" failed: file "is_leap_year_assert.c", line 10, function: test_leap_year

(29)

CUnit

• 専用のテストルーチンを作成して使用

is_leap_year_cunit.c

void test_leap_year() { CU_ASSERT_EQUAL(is_leap_year(-400), 1); CU_ASSERT_EQUAL(is_leap_year(- 56), 1); CU_ASSERT_EQUAL(is_leap_year(- 4), 1); CU_ASSERT_EQUAL(is_leap_year(1996), 1); CU_ASSERT_EQUAL(is_leap_year(2000), 1); CU_ASSERT_EQUAL(is_leap_year(2004), 1); }

is_leap_year_cunit.c

void test_normal_year() { CU_ASSERT_EQUAL(is_leap_year(-300), 0); CU_ASSERT_EQUAL(is_leap_year(-200), 0); CU_ASSERT_EQUAL(is_leap_year(-100), 0); CU_ASSERT_EQUAL(is_leap_year(- 3), 0); CU_ASSERT_EQUAL(is_leap_year(2002), 0); CU_ASSERT_EQUAL(is_leap_year(2003), 0); }

is_leap_year_cunit.c

static CU_TestInfo test_is_leap_year[] = { {"leap year", test_leap_year},

{"normal year", test_normal_year}, CU_TEST_INFO_NULL,

};

static CU_SuiteInfo suites[] = {

{"is_leap_year test", NULL, NULL, test_is_leap_year}, CU_SUITE_INFO_NULL, }; int main() { CU_initialize_registry(); CU_register_suites(suites); CU_basic_set_mode(CU_BRM_VERBOSE); CU_basic_run_tests(); CU_cleanup_registry(); return EXIT_SUCCESS; }

(30)

CUnit

• 専用のテストルーチンを作成して使用

• ユニットテストの達成状況がレポートされる

30

mintty + bash + GNU C

$ gcc is_leap_year_cunit.c is_leap_year_func_4_2.c -lcunit && ./a

CUnit - A unit testing framework for C - Version 2.1-2 http://cunit.sourceforge.net/

Suite: is_leap_year test Test: leap year ...passed Test: normal year ...passed

Run Summary: Type Total Ran Passed Failed Inactive suites 1 1 n/a 0 0 tests 2 2 2 0 0 asserts 29 29 29 0 n/a Elapsed time = 0.000 seconds

(31)

差分パッチツール

• diff : 差分比較、パッチ作成ツール

• JM /

diff

(1)

• Wikipedia /

diff

• patch : 差分適用(パッチ適用)ツール

• JM /

patch

(1)

• Wikipedia /

patch

単一ファイルのパッチの作成

$ diff -c myfile.orig myfile > myfile.patch

パッチの適用

$ patch < myfile.patch

ディレクトリ以下のパッチの作成

$ diff -crN mydir.orig mydir > mydir.patch

カレントディレクトリへのパッチの適用

(32)

バージョン管理ツール

• RCS

• Wikipedia /

Revision Control System

• CVS

• Wikipedia /

Concurrent Version System

• Subversion

• Wikipedia /

Apache Subversion

• Mercurial

• Wikipedia /

Mercurial

• Bazaar

• Wikipedia /

Bazaar

• git

• Wikipedia /

git

32

github

の登場で

過去の改変の記録を残したり

複数人で共同で作業する際に

役立つ

(33)

参考文献

• [1] B.W.カーニハン/D.M.リッチー著石田晴久

訳、プログラミング言語C 第2版 ANSI 規格準

拠、共立出版(1989)

(34)

おしまい

おつかれさまでした。

来週の試験です。しっかり復習しておきましょう。

おかだ

C言語入門

C言語入門

第15週

プログラミング言語Ⅰ(実習を含む。),

計算機言語Ⅰ・計算機言語演習Ⅰ,

補足

return 戻り値;

• 関数から抜けて呼び出し元へ戻り値を渡す

return_test1.c

int sub()

{

return 123;

printf("hello¥n");

}

void main()

{

int x = sub();

printf("%d¥n", x);

}

return文に与えた値が

関数の戻り値になり

演算に使用される

return文を実行すると

呼び出し元に戻るので

それ以降の文は

実行されない

mintty + bash + GNU C

$ gcc return_test1.c && ./a

123

return 文

• 戻り値の型は必要に応じて適切な型を選ぶ

return_test2.c

int sub()

{

return 1.23;

}

void main()

{

double = sub();

printf("%f¥n", x);

}

この例では戻り値の型はintなので

return文にdoubleを与えても

戻り値はint型にキャストされるので

整数になる

mintty + bash + GNU C

$ gcc return_test2.c && ./a

1.000000

例えばもし

浮動小数点数の値を

戻したいなら

戻り値の型は

doubleでないといけない

コマンドライン引数

• char *argv[] は char* 型の配列

mintty + bash

$ ./argtest a b "c d" "e¥"f"

argc = 5

argv[0] = "./argtest"

argv[1] = "a"

argv[2] = "b"

argv[3] = "c d"

argv[4] = "e"f"

'a' '¥0' 'b' '¥0' 'c' ' ' 'd' '¥0' 'e' '"'

f

'¥0'

argv[1]

argv[2]

argv[3]

argv[4]

正確には

関数の引数で最初の [] は

* と同じだったので

char *argv[] は

char **argv と同じ

つまり

char 型へのポインタへのポインタ

データ型の制限: <limits.h>

CHAR_BIT

char 型のビット数

• char argv[] は char 型の配列