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作者アーカイブ: t-saitoh

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malloc/freeの使い方

2009年5月13日

メモリー利用の問題点として、C言語の固定配列サイズの問題点を紹介し、その対応として、malloc/freeを紹介。

たとえば、複数の名前を配列に記憶する場合、

char name[ 100 ][ 20 ] ;

では、平均名前長が8文字ぐらいだと、12文字/件の無駄が発生するし、ジュゲムのような長い名前は覚えられない。

そこで、その対応として、

char heap[ 2000 ] ;
char* name[ 100 ] ;

として、

               ↓name[1]      ↓name[3]
heap: t-saitoh$tomoko$mitsuki$jugemujyugemu......$ayuka$
      ↑name[0]       ↑name[2]

といった、最初に巨大配列を一括して確保しておき、データに応じて細切れにして使う手法を説明する。こうすれば、メモリ空間は「詰めて」保存ができ、無駄が排除できる。でも、この領域で、途中途中のデータが不要になったら、その隙間の管理は面倒。

malloc/free

そこで、malloc/free はこれらをうまく活用してくれる。

int size ; //サイズが入っているとする。
int* p ;
// size*sizeof(int) byte のメモリを確保。
// その先頭アドレスを返してくれる。
// 型キャストののち、p に代入。
p = (int*)malloc( size * sizeof( int ) ) ;
// 処理後に領域が不要になったら、freeで解放。
// 必要に応じて再利用してくれる。
free( p ) ;

ただし、通常は、malloc はメモリ確保時に、NULL を返すので、 if でチェックの必要がある。一般的な使い方は、

int size ;
int* array ;
scanf( "%d" , &size ) ;
array = (int*)malloc( size * sizeof( int ) ) ;
if ( array != NULL ) {
   for( int i = 0 ; i < size ; i++ )
      scanf( "%d" , &array[ i ] ) ;
   :
   free( array ) ;
}

ただし、free を忘れると、メモリリークが発生し、メモリの無駄な利用は、仮想記憶の利用から、補助記憶への読み書きを発生させ、処理速度低下を招くかもしれない。その他の内容は、以下の通り。

終了直前のfreeならなくてもよい。
ネットワークプログラミングでは、子プロセス終了時に自動解放がよく使われる。
スタック領域を使うんなら、alloca() という関数もある。
C++なら new / delete 演算子を使う。
ガベージコレクタのある処理系(java/C#)なら、freeは不要…

担任クラスの個人面談

2009年5月11日

担任クラスの個人面談を開始する。本当は、手始めに10人位…と思っていたが、昨日の資源回収の疲労もあり、「個人面談するぞ！」の話の瞬間にトーンダウン。「ひとまず今日は5人ね…」
放課後には、学生さんの都合で翌日１名になり、ちょっと拍子抜け。

個人面談の前に、昨年までの試験成績席次を表計算に書き込み、各学生さんの成績傾向を確認しておく。ただし面談時には、今後の目標を見据えているかを中心に、話をする。

浮動小数点の扱いと文字列の扱い

2009年5月11日

N進数表現と数値範囲の説明の続きとして、実数型(float,double)の取り扱いについて説明する。

実数の取り扱い

実数の取り扱いとして、double/float型の内部データ保存形式の説明を行う。 (参考：IEEE 754 wikipedia.jp)

型	符号(s)	指数(e)	符号(d)
float	1[bit]	8[bit]	23[bit]	$s\times{2}^{e-127}\times(1+0.dddd...)$
double	1[bit]	11[bit]	52[bit]	$s\times{2}^{e-1023}\times(1+0.dddd...)$

double型の精度は、 $2^{52}$ より、約52*0.301=15.6桁相当といった説明。

実数型の計算のトラブル事例もいくつか紹介。

int sum , cnt ; // 合計とデータ数で、平均を表示
printf( "%f" , sum / cnt ) ; // めちゃくちゃな答が表示される。
// sum / int は、整数同士の計算で3となる。
//    小数点以下はも止まらない。
// "%f" は、浮動小数点用。第2引数に3があっても、
//    正しく表示できない。
printf( "%lf" , (double)sum / (double)cnt ) ; // 型キャスト
double a , h // 三角形の底辺と高さとする。
double s ;
s = (1/2) * a * h ; // 面積を計算したい
// この答は常に0が表示される。
// 1/2 は、整数同士で計算され、0.5は0として扱われる。
s = 0.5 * a * h ;
s = (1.0/2.0) * a * h ; // 2.0と書けば実数どうし
s = a * h / 2 ; // 実数/整数は、2.0 に自動的に型拡張される

文字列の扱い

C言語における文字列の扱いを説明するために、 ASCIIコード表(JISコード表)などの説明をする。配布資料中の例題で、10進、8進、16進変換、文字コード間の加減算を行う。制御文字'\n','\r','\f'などを、タイプライタの動きを例にしながら、説明を行う。

Geocodingなど

2009年5月9日

Perlで地名から緯度経度を簡単に求めるのに使えそう

http://www.geocoding.jp/api/
XML::Simple

国家公務員：ボーナス1割カット

2009年5月8日

さすがに、社会全体の景気の影響だし、

文句は言わないけど、やっぱりそーなるかぁ….

# さて、なにを切り詰めるべきなのか….

研究費で Quad Core のハイパワー環境として導入した PowerEdge T105 であるが、 OS のインストールから手を焼いた。ひとまずOSが動きだしたのはいいんだけど、今度は、"aptitude safe-upgrade" あたりを実行しようとすると再起動がかかってしまう。ネットワークを使う仕事でエラーがでるのかと思い、オンボードEther のドライバ tg3 のドライバの最新をひろって入れて安定…かと思いきや、やっぱり勝手に再起動。

不安になってきたけど、BIOSの画面で"エラーレポート"の機能に気づき、 LOGを確認すると、"Unrecoverble ECC Memory Error DIMM2,2"が立て続けに記録されていた。メモリの初期不良品をつかんでしまったかと思って、ブルーになるが、状況確認のためにメモリのスロットを入れ替える。その結果、ちょいと処理をさせても安定している。しかし、いつ再発するかわからないので、「負荷試験」がわりに、必要ないけどカーネル再構築とパッケージの追加インストールを行う。再構築はまだ実行中だけど、過負荷に耐えている。この雰囲気は、「メモリの接触不良によるECCエラーで、スロット入れ替えにより、接触不良が改善された」という様子。

ハノイの塔の帰納法による証明とメモリ利用の問題提起

2009年5月7日

ハノイの塔の処理回数の証明

前回授業のハノイの塔のルールの説明を受け、実際にハノイの塔の処理回数の再帰方程式を示す。そして実際にその証明ということで、数学的帰納法を用いて証明を行う。

処理速度のオーダの一般例として、 $O(N\times\log{N})$ の事例として、クイックソートなどの例を示し、説明のしやすいマージソートについて、再帰方程式を示す。次に代入法により、その式の一般解を示す。

メモリ利用の問題提起

例として、名前と電話番号のデータベースを作るというテーマとして、これに必要とするデータ構造の宣言を示し、その問題点を示す。

#define DATA_SIZE 100
#define NAME_SIZE 10
#define TEL_SIZE 10
char name[ DATA_SIZE ][ NAME_SIZE ] ;
char tel[ DATA_SIZE ][ TEL_SIZE ] ;

しかし、DATA_SIZE は、１クラス50人ではなく、学年=200人、学校=1000人かもしれない。 TEL_SIZE は、12-3456 でなく、携帯電話 090-1234-5678 の16文字かもしれない。 "0033"をつけるかもしれない、"内線番号"がつくかもしれない、"国際電話で国別コード"がつくかもしれない。 NAME_SIZE も、漢字8文字=16byteかもしれない、寿限無みたいな名前だったら、漢字約100文字=200byte にするのか？最初から、こういうめったにない事例に応じて、*_SIZE を巨大にするのは、メモリの無駄。かといって、

int x ;
char name[ x ] ; // C言語では、配列サイズは定数しか使えない

こういう点で、データサイズが任意というのは、いかにプログラムで扱いにくいのかを説明する。

複素数をテーマにしたレポート

2009年5月7日

オブジェクト指向プログラミングの、具体的な処理によるレポート課題ということで、例年どおりの複素数の取り扱いのプログラムの説明と演習を行った。

レポート1(複素数の加減乗除)

授業中に示した上記の2つのプログラムをベースに、記載されていない減算・除算のプログラムを作成し、レポートを作成する。レポートには、下記のものを記載すること。

プログラムリスト
プログラムへの説明
動作確認の結果
プログラムより理解できること。
実際にプログラムを書いてみて分かった問題点など…

unixなんだけど、Mac OS Xは癖が強い

2009年5月5日

今まで、ずーっと避けていたMac OS/X だけど、 MacBookを使い始めて、いろいろと試している。手始めとしてWebアプリ開発の実験環境とするために、 MAMP(Mac+Apache+MySQL+PHP)によるWebサーバ環境を動かす。

しかし、Linux環境で動かしていたスクリプトとのPATHの違いを吸収するために、設定を色々と変更するが unix とはいえ、サーバ設定の定番がことごとく違う。

/homeがautomounterに？

/homeの配下が空っぽだったので、"ln -sf /Users/username /home/username"をしようとすると、拒否される。"df"で確認すると、automounter に使われている。モバイル的に使うノートパソコンじゃ NIS やらを使う予定もないので、 /etc/auto_master の "/home"の設定をコメントアウト。

/etc/init.dが無い…

automounterの設定を触ったので、"/etc/init.d/autofs restart" らしきことをやろうと思ったが、init.d も rc.local も無い。うーむ、/System/Library/StartupItems or /Library/StartupItems あたりを記述するらしいのだが、"ちょっとくらいPOSIXといった普通を取り入れてよ…"とぼやきたくなる…

高校でも専攻科卒で大学編入

2009年5月5日

ニュースサイトの情報によると、高校「専攻科」卒業生、大学編入可能に　文科省が方針を示したそうだ。元々、高専の専攻科でも人数の少なさから認知度は高くはないけど、高校でも専攻科が設置されていたんだ…んで、大学に編入ができるようになるのか…. 高専卒の大学編入組にとっては、競争相手の登場で、狭き門になるのかな…

電子情報工学科

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