プログラミング演習1―課題4の付録1―

プログラミング演習1

― 課題4の付録1 ―

【資料】
課題4の付録1(pdf)

プログラムで間違いやすい分数式
プログラムでは分数式のまま記述することができないので、割り算で代用することになる。
たとえば、は　a / b　でよいが、
は　 a + b / c　ではなく、　(a + b) / c
は　 a / b + c　ではなく、　a / (b + c)
　は　 a / b * c　ではなく、　a / (b * c)
と分子や分母をカッコで括らなくてはいけない。
また、整数どうしの割り算は整数除算を行うので、実数除算にするためには分子か分母を実数化する必要がある。
整数値を実数化するには小数点をつければよい。
    1/2    →  0    // 整数除算
    1/2.   →  0.5  // 分子を実数化
    1./2   →  0.5  // 分母を実数化
    1./2.  →  0.5  // 分子・分母を実数化
整数変数を実数化するにはキャスト演算子　(double)　を用いて型変換を行う。
    int a, b; double x;
    x = (double)(a / b);        // 整数除算後に実数化（意味がない）
    x = (double)a / b;          // 分子を実数化
    x = a / (double)b;          // 分母を実数化
    x = (double)a / (double)b;  // 分子・分母を実数化
破局のbreak文、未練のcontinue文

case文のときにbreak文が出てきたが、break文のもう一つの使い方にループ（反復）からの脱出がある。break文に出会うと、プログラムはその文を含む最小のループ(for, while, do～while)から抜け出す。 if文と組み合わせることで、ループ内の任意の場所から条件付きで抜け出すことができる。
    do {
        n++;
        …(1)…
        if (n > N) {
            printf("*** 反復回数が%d回を超えました。 ***\n", N);
            break;
        }
        …(2)…
    } while (err >= eps);
break文とよく似たものにcontinue文がある。 continue文はループの中でのみ用いられ、この文以降の文を省略してループの最後までジャンプする。ループの外には出ないことがbreak文との違いである。

continue文が出てくるシチュエーションでは、if文を使えば代用できる。また、break文が出てくるシチュエーションでは、continue文とループでの条件文の追加で代用できないことはないが、同種の条件式を2か所で使うことになる。
    do {
        n++;
        …(1)…
        if (n > N) {
            printf("*** 反復回数が%d回を超えました。 ***\n", N);
        } else {
            …(2)…
        }
    } while ((err >= eps) && (n <= N));
多重ループを一気に抜けるにはgoto文が便利である。また、関数（メイン関数の場合にはプログラム）を強制終了させるには return文、サブルーチン内からプログラムを強制終了させるにはexit関数を用いる。

scanf関数は、お薦めできない！？

scanf関数はいろいろと問題が多い(例題で学ぶC言語 p.121 参照)ので、代わりにfgets関数とsscanf関数の組み合わせをお薦めする。通常は
int main(void)
{
    double x1, x2, eps;

    …

    printf(" x1, x2, eps = ");
    scanf("%lf%lf%lf", &x1, &x2, &eps);

    …
}
と書くところをfgets関数とsscanf関数で置き換えると…
int main(void)
{
    double x1, x2, eps;
    char s[128];

    …

    printf(" x1, x2, eps = "); fgets(s, 128, stdin);
    sscanf(s, "%lf%lf%lf", &x1, &x2, &eps);

    …
}
デリミタ(数字の区切り)としてSpace, Tab以外にコンマも許すようにし、ついでにエラー処理したいときは、
int main(void)
{
    double x1, x2, eps;
    char s[128];

    …

    printf(" x1, x2, eps = "); fgets(s, 128, stdin);
    if (sscanf(s, "%lf%lf%lf", &x1, &x2, &eps) != 3)            // スペース、タブ
        if (sscanf(s, "%lf,%lf,%lf", &x1, &x2, &eps) != 3) {    // コンマ
            printf("*** 入力形式が異常です。 ***\n"); return 1;
        }

    …
}
main関数の型と戻り値

main関数は、プログラム内では戻る先がないので、型は決めなくてもプログラムの動作自体にはまったく影響がない。大昔は void (不完全型) としているソースが多かった。
1: #include <stdio.h>
2:
3: void main()
4: {
5:     printf("hello, world!\n");
6: }
しかし、ANSI準拠のCコンパイラでは、デフォルトでint型となっており、厳しめのコンパイラチェックをかけると、警告として戻り値を要求される。実は、main関数の戻り値はOSに引き渡されるので、OS側で正常終了か異常終了かを調べるのに利用されることが多い。したがって、積極的に戻り値を返す癖をつけるようにしてほしい。終了状態を返す整数型関数の戻り値としては、正常終了時に 0、異常終了時に 0 以外を返すのが慣例である。
1: #include <stdio.h>
2:
3: int main(void)
4: {
5:     printf("hello, world!\n");
6:     return 0;
7: }
ちなみに、stdlib.h をインクルードしているときには、戻り値用の定数マクロとして EXIT_SUCCESS, EXIT_FAILURE が使用できる。
1: #include <stdio.h>
2: #include <stdlib.h>
3:
4: int main(void)
5: {
6:     printf("hello, world!\n");
7:     return EXIT_SUCCESS;
8: }
ごく短いプログラムでは野暮な感じがするが、可搬性が良くなるので、プロのプログラマをめざすなら知っていて損はない。

サブルーチンからの強制終了

main関数から OSへの戻り値は return文で指定するが、サブルーチンからエラーなどで強制終了するときには exit関数を用い、そのときの戻り値は exit関数の引数に入れる。

デバッグに便利な定数マクロ

Cでは、標準で __FILE__, __LINE__ などの定数マクロが用意されている。これは、printf と共に使えば有用なデバッグツールになる。
__LINE__ にはソース内の行番号が入る。 __FILE__ にはソースのファイル名が入る。文字列定数なので、printf 内では他の文字列と連結できる。ソースのはじめに #define でマクロ定義しておくと便利である。
1: #include <stdio.h>
2: #define CLINE printf(__FILE__":%d\n", __LINE__)
3:
4: int main(void)
5: {
6:     printf("hello, world!\n"); CLINE;
7:     return 0;
8: }
2行目は、
2: #define CLINE printf("%s:%d\n", __FILE__, __LINE__)
としてもよい。たとえば、上記のプログラム hello2.c の実行結果は
hello, world!
hello.c:6
となる。途中でフリーズするようなソースをデバッグする際に CLINE; をブレークポイント代わりにあちこち入れておくと、どこまで実行しているかがデバッガを使わなくても追跡できる。

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