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(1)

情報処理Ⅱ

第１２回

２０１１年１月１７日（月）

１３

３１ ２０１１年１月１７日（月）

３１

(2)

本日学ぶこと



ファイル入出力，標準入力・標準出力



記憶域管理関数(mallocなど)



記憶域管理関数(mallocなど)

問題



問題

 ファイルを入力にとり，先頭に行番号をつけて出力できる？  行列の積を，ファイルを介して読み書き・計算できる？ W k 1 W k Wakayama University ./line 1:Wakayama 2:University ‐22 ‐16 14 8 ./matrix 5 4 3 2 ‐3 ‐2 ‐1 1 2 3 2 14 8 1 0 1 2 3

(3)

フイル補足

ファイル補足



Ｃでは，ファイルその他への入出力方法は文法で規定されて

いない代わりに豊富なライブラリ（標準入出力ライブラリ）が

いない．代わりに豊富なライブラリ（標準入出力ライブラリ）が

規定されている．



ストリームはファイルやコンソール（キーボード入力と画面



ストリムは，ファイルやコンソル（キボド入力と画面

表示）などを統一的に扱うためのものである．

 テキストストリームとバイナリストリームに分けられる前回と今  テキストストリームとバイナリストリームに分けられる．前回と今回の授業では，テキストストリームを対象とする．  入出力の途中にナル文字（'¥0'）があっても問題なく処理でき  入出力の途中にナル文字（ ¥0 ）があっても問題なく処理できなければならない． 3 リpp.455-456

(4)

liline.c



仕様

 コマンドライン引数（複数あればそれぞれ）をファイル名とみな  コマンドライン引数（複数あればそれぞれ）をファイル名とみなして，そのまま出力していく．ただし行の先頭には行番号をつける． 

考え方

  fgetcfgetcを用いて１バイトずつ読み出す   fgetcfgetcを用いて１バイトずつ読み出す．  「行の先頭」とは，「ファイルの先頭」か「改行文字('¥n')の直後」のいずれか後」のいずれか．  「今何行目を読んでいるか」を保存する変数line_countを用意する．意する． 4 line.c

(5)

１文字ごとの読み出し（１）



while ((c =

while ((c = fgetc

fgetc(

(fp

fp)) != EOF) {...}

)) != EOF) {...}

ファイルabc これがストリームファイルabc

'a'

_'b'

_'c'

'¥n' プログラムの内部状態

fp

FILE

オブジェ

fp

オブジェ

クト

'¥0'がない点に注意

c = ???

¥0 がない点に注意（文字列ではない） 5

(6)

１文字ごとの読み出し（２）



while ((c =

while ((c = fgetc

fgetc(

(fp

fp)) != EOF) {...}

)) != EOF) {...}

ファイルabc 'a' != EOF は真ファイルabc

'a'

_'b'

_'c'

FILE

オブジェ

fp

オブジェ

クト

fp

c = ???

'a'

6

(7)

１文字ごとの読み出し（３）



while ((c =

while ((c = fgetc

fgetc(

(fp

fp)) != EOF) {...}

)) != EOF) {...}

ファイルabc ファイルabc

'a'

_'b'

_'c'

FILE

オブジェ

fp

オブジェ

クト

fp

c = ???

'¥n' 7

(8)

１文字ごとの読み出し（４）



while ((c =

while ((c = fgetc

fgetc(

(fp

fp)) != EOF) {...}

)) != EOF) {...}

ファイルabc EOF != EOF は偽ファイルabc

'a'

_'b'

_'c'

FILE

オブジェ

fp

オブジェ

クト

fp

c = ???

EOF

8

(9)

EOF（１）



「ファイルの終わり(End Of File)」を表す定数．



stdio hで

#define EOF (

#define EOF (‐

‐1)

1)

などと定義されている



stdio.hで，

#define EOF (

#define EOF (‐

‐1)

1)

などと定義されている．

unsigned char signed char g ASCII （7ビット） 0 1 128 ‐1 0 127 255 ‐128 127 255 ナル EOF 9 ナル文字 EOF リp.457 入p.189

(10)

EOF（２）フイルアクセス

EOF（２），ファイルアクセス

 

文字（バイト）単位で読み書きするとき

  intint型を使用する型を使用する   intint型を使用する．型を使用する． • signed char型だと，255をEOFと誤認識する． • unsigned char型だと EOFを255と誤認識する • unsigned char型だと，EOFを255と誤認識する． • EOFから255までの「257種類の値」は，char型(signed char型 unsigned char型）で区別できない！ char型，unsigned char型）で区別できない！  読み出してEOFが来たら，そこでおしまいにする．ライブラリ関数はfgetc getcharなど  ライブラリ関数はfgetc, getcharなど 

文字列単位で（何バイトか一括して）読み書きするとき

配列または型を使用する  char配列またはchar*型を使用する．  ライブラリ関数はfgets, freadなど 10 リp.461, p.471, p.462, p.466

(11)

標準入力と標準出力



標準入力(standard input,

stdin

)

 通常はコンソール入力（キーボード入力）

stdin，stdoutは FILE *型の値

（イポイタ）と

 通常はコンソル入力（キボド入力）



標準出力(standard output,

stdout

)

通常はコンソル出力（画面表示）（ファイルポインタ）として利用可能．ただし代入はできない．  通常はコンソール出力（画面表示） 

シェルのリダイレクション機能を用いて変更可能．

実例  実行例: find ~ > files  実行例: ./line2 < /usr/share/dict/words 

シェルのパイプ機能を用いて，あるプログラムの標準出力と

別のプログラムの標準入力を接続できる．

 実行例: echo '1+2*3' | bc 11 リp.480 入pp.183-186 line2.c

(12)

標準入力標準出力とコンソル

標準入力・標準出力とコンソール

実行環境実行環境（OSなど) 標準入力コンソール実行プログラムコンソル 'a''b''c''¥n' $ /line2 実行プログラム 'a''b''c''¥n' '1' ':'' ' $ ./line2 abc 1: abc $ 標準出力 $ 実行コマンド入力（エコーバック）出力 12 入p.188

(13)

標準入力に関するライブラリ関数



int

getchar

(void);

 標準入力から1文字（1バイト）読み込む

 標準入力から1文字（1バイト）読み込む．

 戻り値はunsigned char型の値，もしくは定数EOF．



char *

gets

(char *s);

なるべく使わない！



char *

gets

(char *s);

 標準入力から1行読み込み，sの指す領域に格納する．行がの領域サイズよりも大きいとしてもそのまま格納しよなるべく使わない！  1行が，sの領域サイズよりも大きいとしても，そのまま格納しようとする．

i t

f

(

t h

*f

t

)

なるべく使わない！



int

scanf

(const char *format, ...);

 formatに従って標準入力から入力を読み込み，第2引数以降が参照する領域に格納するが参照する領域に格納する．  読み込みに失敗すれば，入力が進まない． 13 リpp.471-472, pp.476-477, pp.489-492

(14)

標準出力に関するライブラリ関数



int

putchar

(int c);

 cをunsigned char型に変換した上で標準出力に（1文字）

 cをunsigned char型に変換した上で，標準出力に（1文字）

書き出す．



char *

puts

(const char *s);



char

puts

(const char s);

 文字列sと改行文字を標準出力に書き出す．



_int

_printf

_{(const char *format}

_);



_int

_printf

_{(const char *format, ...);}

 formatに従って標準出力に書き出す． ( ) ( )   ×× printf(str); printf("¥n");   ○○ puts(puts(strstr);); 文字列に % が   ○○ printfprintf(("%s%s¥¥n", n", strstr);); 文字列に % が含まれているとおかしくなる 14 リp.474, p.473, pp.485-488

(15)

標準入出力と標準入出力関数



標準入力・標準出力に対する関数は，標準入出力関数およ

びstdin, stdoutを用いた関数形式マクロにより定義され

ている（ことがある）．

 例: #define#define getchargetchar()() getcgetc(stdin)(stdin)  例: #define#define getchargetchar()() getcgetc(stdin)(stdin)

15

(16)

実行時の領域確保について



プログラム実行時（main関数に制御が移る前）に

 静的変数のオブジェクトが確保初期化される  静的変数のオブジェクトが確保，初期化される． • プログラム終了時に破棄される． 

ブロック（{

_{}）が実行されるときに}



ブロック（{...}）が実行されるときに

 自動変数のオブジェクトが確保される．ブク終了時に破棄されるスタック領域 • ブロック終了時に破棄される．



記憶域管理関数（

malloc

,

calloc

など）を呼び出すと

 オブジェクトとして使用できる領域が確保される． • • freefreeなどの関数が呼び出されるか，ヒープ領域プログラム終了時に破棄される．  mallocの語源：memory allocation（メモリ割り当て）ヒプ領域 16 入pp.245-246

(17)

ll

の使い方（１）

mallocの使い方（１）



準備



 #include <#include <stdlib hstdlib h>>

ずポ 

 #include <#include <stdlib.hstdlib.h>> 

 intint *p;*p;



p (

p (int

int *)

*)malloc

malloc(

(sizeof

sizeof(

(int

int));

));

必ずポインタ型

（intの部分は用途による）



p = (

p = (int

int *)

*)malloc

malloc(

(sizeof

sizeof(

(int

int));

));

**⇒ *pがint型オブジェクトとして利用可能．**

p

*p

sizeof(int)バイトの領域

17

(18)

ll

の使い方（２）

mallocの使い方（２）



準備



 #include <#include <stdlib hstdlib h>>

ずポ 

 #include <#include <stdlib.hstdlib.h>> 

 intint *p;*p;



p (

p (int

int *)

*)malloc

malloc(

(sizeof

sizeof(

(int

int) * 10);

) * 10);

必ずポインタ型

（intの部分は用途による）



p = (

p = (int

int *)

*)malloc

malloc(

(sizeof

sizeof(

(int

int) * 10);

) * 10);

⇒ p[0],p[1],…,p[9]がintの配列であるかのように

利用可能

利用可能．

p

p[0] p[1]

…

p[9]

sizeof(int) * 10 バイトの領域 18 リp.235, p.341, p.501

(19)

ll

使用の注意点

malloc使用の注意点



領域の値は不定であるため，必要に応じて初期化する．代

わりに

_calloc

_{を使用すれば，すべて0に初期化された領域}

わりに

_calloc

を使用すれば，す

_{て0に初期化された領域}

が得られる．



代入される変数はポインタ変数なので左辺値になり得る



代入される変数はポインタ変数なので，左辺値になり得る

（

_p++;

などとできる）．



領域確保に失敗するとNULLを返すので



領域確保に失敗するとNULLを返すので，

if ((p = (p

if ((p = (pの型名の型名))mallocmalloc((バイト数バイト数)))) == NULL) {== NULL) { エラー処理エラー処理エラ処理エラ処理 } }

とするのが一般的．

する

般的

必ずポインタ型 19 リp.497

(20)

行列の動的な確保

typedef

typedef structstruct MatrixMatrix {{

int

int row, column;row, column;

d bl **

d bl ** ll tt

double **

double **element;element; }

} matrixmatrix;;

matrix *p = (matrix *)

matrix *p = (matrix *)mallocmalloc((sizeofsizeof(matrix));(matrix)); p

p-->row = 2; p>row = 2; p-->column = 3;>column = 3; p

p-->element = (double **)>element = (double **)mallocmalloc((sizeofsizeof(double *) * 2);(double *) * 2); p

p-->element[0] = (double *)>element[0] = (double *)mallocmalloc((sizeofsizeof(double) * 3);(double) * 3); p

p [ ][ ] (( )) (( (( )) );); p

p-->element[1] = (double *)>element[1] = (double *)mallocmalloc((sizeofsizeof(double) * 3);(double) * 3);

row=2 l 3 0行 1行 a₀₀ a₀₁ a₀₂ a₁₀ a₁₁ a₁₂ p column=3 element a₀₀ element 10 11 12 a₀₁ a₀₂ a₁₀ a₁₁ a₁₂ 20 matrixfile.c

i行j列の成分（a_ij）は pp‐‐>element[i][j]>element[i][j]

(21)

記憶域管理関数の得失



メリット

 何度呼び出してもそのたびに異なるメモリ領域から確保する  何度呼び出しても，そのたびに異なるメモリ領域から確保する ⇒リエントラントな関数を作りやすい  領域サイズは実行時（≠コンパイル時）に決まるので入力に応  領域サイズは実行時（≠コンパイル時）に決まるので，入力に応じて必要な分だけ確保すればよい ⇒メモリ利用の効率化 

デメリット



デメリット

 領域が確保できないことによる実行時エラーが起こるかもしれないない．  確保した領域をいつ開放する（ＯＳに返す）のか，考えなければならない．ならない． 21

(22)

可変長配列



可変長配列の例

 実行時にその個数（の上限）がわからないような配列  実行時にその個数（の上限）がわからないような配列  matrixfile.cでは，メンバelementの指し示す領域 

可変長配列をＣで取り扱うときは



可変長配列をＣで取り扱うときは，

 mallocまたはcallocで初期化し，より大きな領域が必要になたら _ll_ll を用いるとよい  より大きな領域が必要になったら，reallocreallocを用いるとよい． 22 リp.505

(23)

後始末



ファイルの読み書きを終えたら，

fclose

を用いる．

 「fopen/fclose」をペアで覚える  「fopen/fclose」をペアで覚える．  fcloseを呼び出す前のファイルの出力内容は，プログラム内に保持されている（バッファリング）可能性があるに保持されている（バッファリング）可能性がある．  プログラム終了時に，閉じられていないファイルは保存されるが，これに頼らない（積極的にfcloseを用いる）ほうがよい．が，これに頼らない（積極的にfcloseを用いる）ほうがよい． 

ヒープ領域の内容を解放するには，

free

を用いる．

 「malloc/free」をペアで覚える  「malloc/free」をペアで覚える．  プログラム終了時に，freeされていない領域も破棄されるが，できれば頼らない（可能ならfreeを用いる）ほうがよいできれば頼らない（可能ならfreeを用いる）ほうがよい． 23 リpp.458-459, p.499

(24)

まとめ



ファイルに情報を保持することと，変数に値を保持することの

違いは何か？



どのようなにアクセスに対して，どのような標準入出力関数

を使用すればよいか？



malloc系関数を使用すると，何ができるか？

24

(25)

補講について



２月１日（火）２限，A103で補講

 「おさらい問題」を配布し解説する予定です  「おさらい問題」を配布し，解説する予定です．  小テスト・アンケートも実施します． 25

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第１２回

２０１１年１月１７日（月）

１３

３１

２０１１年１月１７日（月）

３１

本日学ぶこと

本日学ぶこと

ファイル入出力，標準入力・標準出力

記憶域管理関数(mallocなど)

記憶域管理関数(mallocなど)

問題

問題

フ イル補足

ファイル補足

Ｃでは，ファイルその他への入出力方法は文法で規定されて

いない 代わりに豊富なライブラリ（標準入出力ライブラリ）が

いない．代わりに豊富なライブラリ（標準入出力ライブラリ）が

規定されている．

ストリームは ファイルやコンソール（キーボード入力と画面

ストリ ムは，ファイルやコンソ ル（キ ボ ド入力と画面

表示）などを統一的に扱うためのものである．

liline.c

仕様

考え方

１文字ごとの読み出し（１）

１文字ごとの読み出し（１）

while ((c =

while ((c = fgetc

fgetc(

(fp

fp)) != EOF) {...}

)) != EOF) {...}

'a'

'b'

'c'

fp

FILE

オブジェ

fp

オブジェ

クト

c = ???

１文字ごとの読み出し（２）

１文字ごとの読み出し（２）

while ((c =

while ((c = fgetc

fgetc(

(fp

fp)) != EOF) {...}

)) != EOF) {...}

'a'

'b'

'c'

FILE

オブジェ

fp

オブジェ

クト

fp

c = ???

'a'

１文字ごとの読み出し（３）

１文字ごとの読み出し（３）

while ((c =

while ((c = fgetc

fgetc(

(fp

fp)) != EOF) {...}

)) != EOF) {...}

'a'

'b'

'c'

FILE

オブジェ

fp

オブジェ

フイル補足

いない代わりに豊富なライブラリ（標準入出力ライブラリ）が

ストリームはファイルやコンソール（キーボード入力と画面

ストリムは，ファイルやコンソル（キボド入力と画面

_'b'

_'c'

_'b'

_'c'

_'b'

_'c'

_'b'

_'c'

EOF（２）フイルアクセス

標準入力標準出力とコンソル