基礎知識

配列の宣言

複数の同型の変数の集合を一気に用意できる．

ソースコード記述方法：

型名 配列名[要素数];

具体例：

int  data[100];

これで，100個の int型の要素変数 data[0]，data[1]，data[2]，...，data[99] から成る配列 data が用意される．なお，要素数 100 と要素番号 0〜99 との違いに注意しよう．

配列 a[N] の場合...

要素数は N．
要素番号（添字，インデックス）は 0 から N-1 まで．
要素変数は a[0] から a[N-1] まで． 変数 a[N] は存在しない．

マクロの定義

ソースコード内の数値に名前を付けておける．

ソースコード記述方法：

#define  マクロ名  数値

具体例：

#define	N 100	// マクロ名 N として数値 100 を定義

int  data[N];	// コンパイル時に int data[100]; へ書き換えられる

N = 0;		// NG．コンパイル時に 100 = 0; へ書き換えられ，エラーとなる

コンパイル時にソースコード中のマクロ名 N が定義内容の数値 100 へ自動的に書き換えられる．マクロは，変数と似ているように見えるが，まったく異なり，プログラム実行時に内容（数値）の変更はできない．プログラム実行中に不変であるべき数値をソースコード全体で一貫的に矛盾なく記述したい場合に利用する．

データ編集プログラム

複数データの入力・修正が可能なプログラム record.c を作成してみよう．（前回の平均計算プログラムでは，入力データについて，最新のもの１個以外を捨てていた．今回は入力データをすべて残す．）

Step 1. 基本プログラム（配列データの表示）

データ入力については後回しとして，データ表示の機能だけ作り，とりあえず，配列の本的な使い方だけ確認してみよう：

$  vim  record.c
または
$  gedit  record.c  &

#include <stdio.h>

int main(void)
{
	int	data[3];	// データ記録用の配列
	int	i;		// 要素番号のカウンタ

	printf("データ：");
	for (i = 0; i < 3; i++) {
		printf("%d ", data[i]);	// 配列要素の数値を表示
	}
	printf("\n");		// 改行

	return (0);
}

$  cc  record.c  -o  record
$  ./record
...

普通の変数と同様，配列要素にもゴミが入っている．大抵の場合，初期化が必要になる．ソースコードの配列宣言の部分を次のそれぞれの行と差し替えて試してみよう：

//	int	data[3];
	int	data[3] = {1, 2, 3};	// 初期値を一気に指定できる
//	int	data[] = {1, 2, 3};	// 初期値を指定したら要素数は省略できる
//	int	data[3] = {1, 2, 3, 4, 5};	// 初期値が多すぎ...これはNG
//	int	data[3] = {1, 2};	// 初期値は少ないが...これはOK
//	int	data[3] = {};		// これもOK．初期値を一気にゼロにできる

Step 2. 配列データの入力・修正

データを順番に入力できるようにしてみよう；

...
	int	data[3] = {};
...
	for (i = 0; i < 3; i++) {
		printf("%d番目の整数データ > ", i);
		scanf("%d", &data[i]);	// 要素 data[i] へデータを入力
	}

	printf("データ：");
...

さらに，要素番号も指定してデータ入力できるようにしてみよう：

...
//	for (i = 0; i < 3; i++) {
	while (1) {
		printf("要素番号（-1 で終了）> ");
		scanf("%d", &i);	// 要素番号を入力
		if (i < 0) break;

		printf("%d番目の整数データ > ", i);
		scanf("%d", &data[i]);
//	}

		printf("データ：");
		...
	}
	return (0)
...

これで，データの書き換えも自由にできるようになった．しかし，要素番号として大きすぎる数値を入力してしまうと... 実行時エラーによって強制終了させられたり，異常動作に陥ることもある．（いろいろな数値で試すこと．）

原因は，配列用のメモリ領域の範囲外にデータが書き込まれてしまったことである．これはバッファオーバラン（buffer overun）と呼ばれ，Ｃ言語プログラムの（本来あってはならないが）よくある重大な欠陥である．

Step 3. 安全対策

バッファオーバランを防止してみよう：

...
		printf("要素番号（-1 で終了）> ");
		scanf("%d", &i);
		if (i < 0) break;
		if (i >= 3) continue;	// 範囲外の要素番号を無視
...

これで，とりあえずオーバランは回避できただろう．しかし，次の通り，これだけでは不充分だ．

データ配列の要素数について，3 では少なすぎるので，増やしてみたい．この場合，ソースコード中の複数箇所にある定数 3 をすべて書き換える必要がある．しかし，この時，間違いが発生しやすい．たとえば，if (i >= 3) の 3 だけを 10 に書き換え，配列宣言 data[3] の 3 をそのまま書き換え忘れてしまうと？バッファオーバランが簡単に発生してしまう．

Step 4. 更なる安全対策

プログラミング時の間違いの予防策を取り入れてみよう．配列要素数をマクロ定義しておき，即値（定数 3 そのまま）をソースコード内に何度も書かないようにしておけばよい：

#include ...
#define N_DATA 3

int main(void)
{
	int	data[N_DATA];
	...
	while (1) {
		...
		if (i >= N_DATA) continue;
		...
		for (...; i < N_DATA; ...) {
			...
		...
	}
	...
}

こうしておけば，１箇所（#define の 3）だけ変更すれば，関連するすべての部分を漏れなく自動的に書き換えてもらえる．最初から，こんな書き方をしておくべきだったんだ．

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