文字と文字列の処理を理解しよう. さらに,プログラミング言語っぽいものを作ってみよう.
文字データ処理の例として,まずは,アルファベットを表示してみよう:
$ vim ascii.c
#include <stdio.h>
int main(void)
{
char c;
for (c = 'a'; c <= 'z'; c++) {
printf("%3d [%c]\n", c, c); // "番号 [文字]"
}
return (0);
}
実は,コンピュータ内部では, すべての文字は整数(ASCII コード番号)として取り扱われている. 表示の際に文字(画像)として表現しているだけ.
つまり,int型と同様に, char型データも数値計算が可能. 例:'a'+1 → 'b'
文字も整数なので,int型と同様に, char型データも整数として表示可能. その文字に割り振られた ASCIIコード番号が表示される.
char型データを文字として表示する.
$ cc ascii.c -o ascii $ ./ascii ...
まずは,慣れ親しんだ方法として, 書式付き入出力 scanf() とprintf() を 文字データの入出力に使ってみよう:
$ vim cio1.c
#include <stdio.h>
int main(void)
{
char c;
printf("半角英数字を連続入力 > ");
while (1) {
if (scanf("%c", &c) == EOF) break; // 1文字ずつの入力と入力終了の判断
printf("[%c]", c); // 1文字ずつの出力
}
return (0);
}
文字入力の書式は,scanf() でも "%c".
$ cc cio1.c -o cio1
$ ./cio1
半角英数字を連続入力 > abc de f
[a][b][c][ ][d][e][ ][
][Ctrl]+[D]
$
実行結果は,少々,わかりづらいですが... 文字列(復数の文字の連続)を入出力しているようにも見えるが... あくまでも1文字ずつの入出力の反復を実行している. キーボード入力はバッファリング(メモリ内に一時的に蓄積)されるので, 1文字タイプ毎の即座に1文字表示される訳ではない. [Enter]キーのタイプでバッファからの読み取り処理が開始される. また,[Enter]キーで改行文字も入力されるし, [Space]キーで空白文字も入力される.
次に,新たな方法として, 書式なし入出力 getchar() と putchar() も 使ってみよう:
$ cp cio1.c cio2.c $ vim cio2.c
...
while (1) {
c = getchar(); // 1文字ずつの入力
if (c == EOF) break; // 入力終了の判断
putchar(c); // 1文字ずつの出力
}
...
$ cc cio2.c -o cio2 $ ./cio2 ...
実行結果は,書式付き版とほぼ同じ. 表示的には "[" と "]" を省略したが, それ以外での主な違いは,EOF の取り扱い方法だけ. 書式なし版では,入力終了時に変数 c に EOF が代入される.
一方,書式付き版では,EOF は代入されない. 変数 c には直前の値(最後の入力文字)が そのまま残っているハズ.
文字の入出力を文字列版へ改造しよう:
$ cp cio1.c sio1.c $ vim sio1.c
#include <stdio.h>
#define BUFLEN 10
int main(void)
{
char buf[BUFLEN];
printf("半角英数字を連続入力 > ");
while (1) {
if (scanf("%s", buf) == EOF) break;
printf("[%s]", buf);
}
return (0);
}
文字列の入出力の書式は "%s".
$ cc sio1.c -o sio1
$ ./sio1
半角英数字を連続入力 > abc de f
[abc][de][f][Ctrl]+[D]
入力された文字列は空白で区切られて 文字配列 buf[] に代入される. なお,空白文字は代入されない.
C言語の文字列(string)は,文字データの配列によって構成される.
かなり手抜きな合理的な言語仕様となっている.
文字配列の初期化・代入・比較の方法を理解しよう:
$ vim str.c
#include <stdio.h>
int main(void)
{
// 文字配列の初期化
// char s[10] = {'a', 'b', 'c', '\0'}; // これでも同じだが面倒
char s[10] = "abc"; // これはOK
printf("初期状態 [%s]\n", s);
// 文字配列への代入(文字配列の書き換え)
s[0] = 'd'; // これでもOKだが面倒
s[1] = 'e';
s[2] = '\0'; // 付け忘れそうだし...
// s = "de"; // これは無理.アドレスの代入になっている
// (右辺はアドレスだが,左辺はポインタ変数ではないので代入できない)
printf("代入後 [%s]\n", s);
// 文字列同士の比較
if (s == "de") { // これはNG.アドレスを比較している(内容を比較していない)
printf("BINGO\n");
}
return (0);
}
$ cc str.c -o str $ ./str 初期状態 [abc] 代入後 [de] # まぁ,面倒だったが,代入はできた. # えー,BINGO じゃないの?比較できない. $
代入・比較の標準的な方法:
...
#include <string.h>
...
int main(void)
{
...
// 文字配列への代入(文字配列の書き換え)
strcpy(s, "de"); // 文字列代入関数
printf("代入後 [%s]\n", s);
// 文字列同士の比較
if (strcmp(s, "de") == 0) { // 文字列比較関数...内容が等しいとゼロ
printf("BINGO\n");
}
...
}
初期状態 [abc] 代入後 [de] # 簡単に代入できた. BINGO # 比較もできた.
バッファオーバランに注意しよう:
$ vim buf.c
#include <stdio.h>
#define BUFLEN 16 // バッファのサイズは16文字分ですが...
int main(void)
{
char buf1[BUFLEN] = "buf1";
char buf2[BUFLEN] = "buf2";
char buf3[BUFLEN] = "buf3";
while (1) {
printf("buf2(15文字以内)> "); // 1文字分は終端記号に予約
if (scanf("%s", buf2) == EOF) break; // 安全対策なし(何文字でも入力できてしまう)
// if (scanf("%15s", buf2) == EOF) break; // 安全対策(15文字までしか入力させない)
printf("buf1:[%s]\n", buf1);
printf("buf2:[%s]\n", buf2);
printf("buf3:[%s]\n", buf3);
printf("\n");
}
printf("\n");
return (0);
}
$ cc buf.c -o buf $ ./buf buf2(15文字以内)> abcdefg buf1:[buf1] buf2:[abcdefg] # はい,bu2 に代入できた.だから何? buf3:[buf3] buf2(15文字以内)> ...
ここで,わざと16文字以上の文字列を入力するとどうなる?
また,安全対策を施した場合はどうなる?
集計用スクリプト言語Kの処理系を創作してみよう. このプログラムでは,数値データの集計作業を ユーザのコマンド入力に従って進めて行くよ.
まずは終了コマンド exit だけの基本版を用意しよう. k.c:
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#define BUFLEN 256 // 文字列バッファのサイズ
#define BUFFMT "%255s" // バッファの入力書式...この方法はイマイチ
/*
もし,BUFLEN の値を変えたら,
BUFFMT の数字も変える必要があります.
要するに二度手間.
*/
int main(void)
{
int total = 0; // 合計
char cmd[BUFLEN]; // コマンドの文字列バッファ
char *fmt = BUFFMT; // 書式文字列...イマイチな方法
/*
char fmt[16]; // 書式文字列...イケてる方法
sprintf(fmt, "%%%ds", BUFLEN-1); // 書式文字列を自動生成する
*/
/*
sprintf() は文字配列への書式付き出力ね.
"%%" は,1文字の文字列 "%" を表わすよ.
"%d" は,数値 BUFLEN-1 の文字列..."255" に置き換わるよ.
"s" は そのまま "s" だよ.
結局,fmt の内容は "%255s" になるね.
バッファサイズ変更の手間は #define BUFLEN の1箇所だけで済むよ.
*/
while (1) {
// コマンドの入力
printf("命令 > ");
if (scanf(fmt, cmd) == EOF) break;
// コマンドの解釈・実行
if (strcmp(cmd, "exit") == 0) break; // exit コマンド
else {
printf("エラー:不明なコマンド:%s\n", cmd);
}
printf("\n");
}
printf("終了.\n\n");
return (0);
}
$ ./k 命令 > exit 終了. $
データファイルから整数列を入力し,合計を求めよう:
...
/*
小計(ファイル内の合計)を計算する関数
引数 *file:入力ファイル名
戻り値:小計
*/
int sum(char *file)
{
FILE *fp = NULL;
int t = 0;
int x;
fp = fopen(file, "r");
if (fp == NULL) {
perror("オープン失敗");
return (0);
}
while (fscanf(fp, "%d", &x) != EOF) {
t += x;
}
printf("小計:%d\n", t);
if (fp != NULL) fclose(fp);
return (t);
}
int main(void)
{
...
char arg[BUFLEN]; // コマンド引数の文字列バッファ
...
while (1) {
...
else if (strcmp(cmd, "sum") == 0) { // sum コマンド
scanf(fmt, arg); // データファイル名の入力
total += sum(arg); // ファイル内の小計を合計
}
else if (strcmp(cmd, "show") == 0) { // show コマンド
printf("合計:%d\n", total); // 現在の合計を表示
}
...
}
...
}
$ cat data.txt # 事前に,適当なデータファイルを用意しておいてね 1 2 3 $ ./k 命令 > show 合計:0 命令 > sum data.txt 小計:6 命令 > show 合計:6 命令 > sum data.txt 小計:6 命令 > show 合計:12 命令 > exit 終了. $
実用上必要になりそうな機能を追加しよう:
...
// ヘルプを表示する関数
void help()
{
printf("exit\n");
printf("help\n");
printf("reset\n");
printf("show\n");
printf("sum ファイル名\n");
}
...
int main(void)
{
...
while (1) {
...
else if (strcmp(cmd, "reset") == 0) { // reset コマンド
total = 0;
}
else if (strcmp(cmd, "help") == 0) { // help コマンド
help();
}
...
}
...
}
$ ./k 命令 > help exit help reset show sum ファイル名 命令 > sum data.txt 小計:6 命令 > show 合計:6 命令 > reset 命令 > show 合計:0 ...
もし,余裕があれば,自由に機能を追加・改良してみよう. 案: