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: