丁度、講義の前に別授業の課題に取り組んでいる学生を見ていたら、 次週に説明を行おうと思っていたN進数、小数点を含む2進数であった。 丁度、「計算機構成論」の補数、「数値計算」の小数点を含む2進数の講義で、 いつもになく、内容と説明時期が重複している…(^_^;

関数の値渡し

関数との引数の値渡しについて解説。 C言語では基本の値渡しメカニズムしかない。 引数で副作用(side effect)を返したい場合は、その代用としてポインタ渡しを利用する。 また、配列が引数の場合、値渡しのためのコピーを最小限とするため、 配列先頭アドレスによるポインタ渡しで行われることを説明する。

// 値渡し
void foo( int x ) {
   x++ ;
   printf( "%d¥n" , x ) ;
}
void main() {
   int a = 123 ;

   foo( a ) ; // 124
   foo( a ) ; // 124
}
// ポインタ渡し
void foo( int* px ) {
   (*px)++ ;
   printf( "%d¥n" , *px ) ;
}
void main() {
   int a = 123 ;

   foo( &a ) ; // 124
   foo( &a ) ; // 125
}
// 参照渡し(C++の新しい文法で紹介のみ)
void foo( int &x ) {
   x++ ;
   printf( "%d¥n" , x ) ;
}
void main() {
   int a = 123 ;

   foo( a ) ; // 124
   foo( a ) ; // 125
}
// 配列でのポインタ渡し
void foo( int x[] ) {
   x[0]++ ;
   printf( "%d¥n" , x[0] ) ;
}
void main() {
   int a[1] = { 123 } ;

   foo( a ) ; // 124
   foo( a ) ; // 125
}

整数型の数値範囲

整数型などの数値範囲について説明を行うために、2の補数表現を復習したあと、 数値の範囲について説明する。

type          | range     | unsigned |    signed
--------------+-----------+----------+---------------
char          | 8bit      | 0..255   |   -128..127
short int     | 16bit     | 0..65535 | -32768..32767
int           | 32bit     | 0..2^32-1|  -2^31..2^31-1
long int      | ?32bit?   |          |
long long int | gcc 64bit | 0..2^64-1|  -2^63..2^63-1

数値範囲の大まかな計算のための2つの方法として、 や、 10進数での桁数の概算のために、 より、 といった計算を行う方法について説明。

次週は、16bitコンピュータで int が簡単に桁あふれする問題や、 2038年問題や2004年問題などを解説する予定。

先週のC言語の制御構文のシメとして、switch-case文の説明をしてから、 変数の寿命とスコープの説明を行った。

switch-case文の説明では、以下の例は期待通りの動きをしない…といった例も交えて説明。 ただし、double誤差問題や文字列のポインタ関連なので、以後の授業で改めて説明が必要だろう。

// double誤差問題
double x ;
for( x = 0.0 ; x <= 1.0 ; x += 0.1 )
   switch( x ) {
   case 0.3 : printf( "A" ) ; // 0.299999...と0.3は違う値になるかも
              break ;
   }

// 文字列の比較の問題
char str[ 10 ] ;
scanf( "%s" , str ) ;
switch( str ) { // strの先頭番地と"yes","no"の先頭番地の比較
case "yes" : printf( "はい" ) ; break ;
case "no"  : printf( "いいえ" ) ; break ;
}

変数の寿命とスコープ

最初に、以下の様なプログラムが期待通りに動かない説明をして、 大域変数を共用することの問題を話す。

int i ; // 大域変数(global variable)
void foo() { // Aを2回表示
   for( i = 0 ; i < 2 ; i++ )
      printf( "A" ) ;
}
void main() {
   // foo(Aを2回表示)を2回呼び出すつもり
   for( i = 0 ; i < 2 ; i++ )
      foo() ;
}

こういったトラブルを避けるためには、局所変数を使えば良い。

void foo() { // Aを2回表示
   int i ; // 局所変数 foo::i
   for( i = 0 ; i < 2 ; i++ )
      printf( "A" ) ;
}
void main() {
   int i ; // 局所変数 main::i
   for( i = 0 ; i < 2 ; i++ )
      foo() ;
}

最近の構造型プログラム言語であれば、 変数には寿命(変数が、作られる/消える、タイミング)と、 スコープ(変数が使える範囲)がある。

#include <stdio.h>
// 静的大域変数(スコープ全体,寿命:起動から終了)
int x = 123;
void foo() {
   // 動的局所変数(スコープ:foo内部,寿命:foo呼出から戻るまで)
   int y = 234 ;
   // 静的局所変数(スコープ:foo内部,寿命:起動から終了)
   static int z = 345 ;
   x++ ; y++ ; z++ ;
   printf( "%d %d %d¥n" , x , y , z ) ;
}
void main() {
   foo() ;  // 124,235,346が表示
   foo() ;  // 125,235,347が表示
}

関数の引数

関数の引数の受け渡しの説明。

返り値の型 関数名( 仮引数の宣言 ) {
   何らかの処理 ;  // 関数に入ると仮引数が局所変数で作られ、
   return 式 ;   // 実引数が代入される。
}
void main() {
   関数名( 実引数 ) ;  // 実引数は仮引数にコピーされる。
}

値渡し、ポインタ渡しなどの説明をしたいけど、時間なので次週に説明。 残り時間では、BCPL→B言語→C言語(K&R-C→ANSI-C)→C++といった C言語の変遷を簡単に紹介。