CONTENTS / BACK-PAGE / NEXT-PAGE

　ここでやっとプログラミングについて解説する。そのためには、プログラム言語を１つ定めてその文法を説明するとともに、プログラミングのノウハウについて解説していく。本講座では、最近特に注目されているＣ言語を用いることにする。

３　Ｃ言語の基本文法

　本章では、Ｃ言語の基本的な事柄について解説する。はじめに具体的なＣプログラムを提示し、プログラムの書き方や約束事を順次説明していく。

３．１　簡単なプログラムスタイル

　Ｃプログラムの基本的なスタイルと標準出力関数について学ぶ。Ｃのごく 簡単なプログラムを示しながら解説する。

プログラム３−１

/*  1 */  /*  Example program 3-1  */
/*  2 */  /*  programmed by Nanashino Gonbe.   1992.4.1   */
/*  3 */  #include <stdio.h>
/*  4 */  main()
/*  5 */  {
/*  6 */       printf(" This is a sample program for C language.\n");
/*  7 */  }
　プログラム３−１が一般的なＣプログラムの基本スタイルである。以下、 １行づつ細かく解説する。

＊＊＊解説＊＊＊

１,２：　注釈文（コメント文）でＣプログラムの実行には、一切影響しない文である。注釈は '/*' と '*/' の間に書かなければならない。通常プログラムの先頭や途中にこのように注釈行を入れ、プログラムに対する説明やプログラミングした人の名前，作成した日時などを記入しておく。こうすることによって、プログラムが読みやすくなったり、 Version 管理がしやすくなる。
３：標準入出力ライブラリを利用することを宣言する。ここでは、すべてのプログラムにこの宣言を入れると考えてよい。
４：関数名を書き、（）内に引数を書く。引数については後で詳しく説明する。この場合関数名はｍａｉｎである。Ｃプログラムにはｍａｉｎが必要で、実行はｍａｉｎから始まる。
５：関数ｍａｉｎの本体の範囲を示すための開始記号である。
６：実行結果を出力するための関数 printf を用いて、
This is a sample program for C language.
とメッセージを出力する。printf 関数で”と”で囲まれた部分の文字列を出力することができる。この文字列を変更することにより、異なったメッセージを出すことができる。文字列の最後の \n は、文字列出力後改行することを指示する制御文字である。但し，UNIXなどでは￥のかわりに＼を用いるので注意されたい。（わきみち参照）実際 printf 関数本体も、main() と同様に｛からプログラムが始まり｝で終るスタイルをしている。 printf の関数の実体は標準入出力ライブラリ stdio.h の中にあり、頻繁に使われるような関数はここで用意されている。これを利用するために、３：のような宣言をする必要がある。

　プログラムの１文の終には；（セミコロン）を付ける約束になっている。

７：関数ｍａｉｎの本体の範囲を示す終止記号である。

３．２　変数を使う

　変数の概念および、標準入力関数と四則演算について学ぶ。

変数とは？

　記憶域（メモリ）につけた名前で、そこにある値を格納したり引き出したりすることができるものである。変数を区別するために名前をつけて使う。これが変数名であり、プログラムでは変数名を自由に（変数名として用いてはいけない特殊な名前がある。後章で解説する。）宣言して使うことができる。変数の概念をより理解するために、ａ、ｂそれぞれ名前の付いたお皿があり、ａのお皿にご飯が、ｂのお皿に目玉焼きが入っているとする。このとき、ａ、ｂが変数名であり、ａのお皿の中身つまりご飯が変数ａの値で、ｂのお皿の中身の目玉焼きが変数ｂの値である。この状態で、お皿ａに目玉焼きを入れるとご飯が見えなくなり、目玉焼きの前に何が入っていたのかがわからなくなる。このように１つの変数には１つの値しか格納できず、最後に格納された値がその変数の現在の値となる。プログラム３−２を考えよう。

プログラム３−２

２つの整数を入力し、それらの和，差，積，商を求める。 
/*  1 */  /*   Program 3-2                                   */
/*  2 */  /*                             1991.4.2            */
/*  3 */  #include <stdio.h>
/*  4 */  main()
/*  5 */  {
/*  6 */       int a, b, wa, sa, seki;
/*  7 */       float  syou;
/*  8 */ 
/*  9 */       scanf("%d %d",&a,&b);
/* 10 */       wa = a + b;
/* 11 */       sa = a - b;
/* 12 */       seki = a * b;
/* 13 */       syou = a / b;
/* 14 */       printf("%d %d %d %f\n",wa,sa,seki,syou);
/* 15 */  }

＊＊＊解説＊＊＊

１，２：注釈行である。１，２行に渡って注釈を書くことができる。しかしプログラム３−１のように、１行づつ /* */ で囲むことを勧める。
３：標準入出力関数ライブラリを利用することの宣言をする。実は、 #include は＜＞内に書かれたライブラリ（ファイル）を取り込むための命令であり、標準入出力関数ライブラリ名は stdio.h である。つまりこの位置に stdio.h の内容が挿入される。
６：ｍａｉｎで用いる変数の宣言文である。ｉｎｔ以下のa,b, ... , seki はそれぞれ整数を扱う変数であることを示している。これらの変数は、整数型（ｉｎｔ型）であるという。
７：変数 syou を用いるための宣言である。変数syouは、浮動小数点型（ｆｌｏａｔ型）であることを宣言している。
８：６，７行目の宣言文と９行目以下の実行文との間に空白行を置き、プログラムを見やすくした。たいていの場合，宣言文と実行文あるいは実行文でも作業内容が異なるところで空白行を空けてプログラムを見やすくする。
９：標準入力関数 scanf を用い、変数ａとｂに数値を入力する。”　”内は入力フォーマットと呼び、％ｄは整数であることを示す。，後のａとｂが入力する変数名であり、”　”内の１つ目の％ｄがａに、２つ目がｂに対応している。変数名の前に＆を付けているのは格納位置を示すためであり、scanf のパラメータとして格納位置を示してやる必要がある。ここでは、 scanf のパラメータには＆を付けることと、＆が付くことにより格納位置を示すことを覚えていればよい。
１０：変数ａの値と変数ｂの値を足した結果を変数ｗａに代入する。この操作を代入と呼ぶ。数学の＝は、左辺の値と右辺の値が等しいことを意味するが、Ｃプログラムでは、＝は、＝の右辺の値を左辺の変数に格納することを意味する。

　よってＣプログラムでは、

ｘ　＝　ｘ　＋　１；
のような代入文を書くことができる。これは、ｘの値に１を加えその結果をｘに格納する文である。つまり、代入文の左辺は格納位置（メモリの番地）を、右辺は値を表している。
１１：変数ａの値と変数ｂの値を引いた結果を変数ｓａに代入する。
１２：変数ａの値と変数ｂの値を掛けた結果を変数ｓｅｋｉに代入する。
１３：変数ａの値を変数ｂの値で割った結果を変数ｓｙｏｕに代入する。一般的に、整数を整数で割った結果は実数になるため変数ｓｙｏｕは、７：でｆｌｏａｔ型で宣言した。１４：標準出力関数 printf を用い１０−１３で計算した結果を出力する。printf の”　”を出力フォーマットと呼び、変数ｗａ，ｓａ，ｓｅｋｉの値が％ｄつまり整数で出力され、変数ｓｙｏｕの値が％ｆつまり実数で出力される。

　プログラムの文の終には；を付ける約束があったが、６−１４の後ろには すべて；がついていることを確認すること。また、#include文，main() の 後ろには；を付けないことに注意せよ。

　また、プログラムは上から下へと順に実行される。ここでは、９，１０， １１，１２，１３，１４と順に実行される。

変数の理解を更に深めるために、次のプログラムを考える。

プログラム３−３　変数ａ、ｂの値の入れ換えをする。

/*  1 */  /*  Program 3-3                              */
/*  2 */  /*         swap data           1992.4.3      */
/*  3 */  #include <stdio.h>
/*  4 */  main()
/*  5 */  {
/*  6 */       int a, b, dummy;
/*  7 */ 
/*  8 */       a = 10;      /*  initialize  a <- 10  */
/*  9 */       b = 30;      /*  initialise  b <- 30  */
/* 10 */       printf("initial state   a = %d,   b = %d\n",a,b);
/* 11 */ 
/* 12 */       dummy = a;
/* 13 */       a = b;
/* 14 */       b = dummy;
/* 15 */       printf("swapped state   a = %d,   b = %d\n",a,b);
/* 16 */  }

＊＊＊解説＊＊＊

８，９：初期状態として、変数ａに１０、変数ｂに３０を代入する。
１０：printf関数を用いて，変数ａ，ｂの値を出力する。
１２：変数ｄｕｍｍｙにａの値（つまり１０）を代入する。この時点で変数ａの値と変数ｄｕｍｍｙの値は共に１０である。
１３：変数ａにｂの値（３０）を代入する。この時点で変数ａとｂの値は共に３０である。
１４：変数ｂにｄｕｍｍｙの値（１０）を代入する。この時点で変数ｂとｄｕｍｍｙの値は共に１０である。
１５： printf 関数を用いて、変数ａ、ｂの出力をする。

プログラム３−３の実行結果

	initial state   a = 10,   b = 30
	swapped state   a = 30,   b = 10
　変数ａ，ｂ，ｄｕｍｍｙの値をプログラムの実行ステップごとに追跡して みる。以下の表は、各ステップ実行直後の各変数の値を示した。ここで ？ は値が未定義（定まっていない）であることを示している。

	　ステップ　　　ａの値　　　ｂの値　　ｄｕｍｍｙの値
	──────────────────────────
	　　　８　　　　　１０　　　　　？　　　　　？
	　　　９　　　　　１０　　　　３０　　　　　？
	　　１０　　　　　１０　　　　３０　　　　　？
	　　１１　　　　　１０　　　　３０　　　　　？
	　　１２　　　　　１０　　　　３０　　　　１０
	　　１３　　　　　３０　　　　３０　　　　１０
	　　１４　　　　　３０　　　　１０　　　　１０
	　　１５　　　　　３０　　　　１０　　　　１０

　よって初期状態として　ａの値は１０，ｂの値は３０　であったが、ステ ップ１５の出力時には、ａが３０，ｂが１０に入れ換った。このように、２ つの変数の値を入れ換えるには、必ず一時的な変数（ここではｄｕｍｍｙ） を用意しステップ１２，１３，１４のように３段階の操作を必要とする。こ れが変数の性質でもある。

練習問題

ステップ１２，１３，１４を

	ａ　＝　ｂ；
	ｂ　＝　ａ；
とプログラムを変更したとき、結果がどうなるか。考察せよ。

３．３　文字を扱う

　今まで学んだ変数は、数値を扱うためのものであった。しかし、プログラ ムでは文字を扱うこともある。そこで、文字型の変数の利用について解説し よう。プログラム３−４は

プログラム３−４　入力された文字をそのまま出力する。

/*  1 */  /* 文字型の利用     アスキーコードの出力 　              */
/*  2 */  /*              　　　　　　　　　　　     1992.4.29   　*/
/*  3 */  #include <stdio.h>
/*  4 */  main()
/*  5 */  {
/*  6 */       char   a, b, c, d, moji;
/*  7 */ 
/*  8 */       a = 'A';
/*  9 */       b = 's';
/* 10 */       c = 'c';
/* 11 */       d = 'i';
/* 12 */       scanf("%c",&moji);
/* 13 */       printf(" Input character: %c\n",moji);
/* 14 */       printf("      %c%c%c%c%c code: %d\n", a, b, c, d, d, moji);
/* 15 */  }

実行結果　１

Z                              <------ moji に Z を入力した場合
 Input character: Z            <------ ステップ１３の出力
      Ascii code: 90           <------ ステップ１４の出力

実行結果　２

7                              <------ moji に 7 を入力した場合
 Input character: 7            <------ ステップ１３の出力
      Ascii code: 55           <------ ステップ１４の出力

＊＊＊解説＊＊＊

７：文字型の変数を利用する宣言である。
８：文字型の変数ａに文字Ａを代入する。＝の右辺は文字定数であり、 ' と ' で囲まれた文字がその値である。ステップ８の実行後のａの値はＡである。（通常 a の値は'A'であると記す）
９−１１：ステップ８同様、文字の代入をしている。
１２：scanf 関数を用いて、文字の入力を行う。" "内の入力形式は %c と書くことにより文字型として入力することを意味する。ここでは、文字型変数 moji に文字の入力をする。ここでも moji の前に & を付けていることに注意せよ。
１３：printf 関数により、入力された文字の出力をする。出力フォーマットを %c とすることにより入力されたmojiの値を文字として出力できる。
１４：printf 関数により、代入した変数ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｄの値を出力する。これらは、文字型の変数でありデータも文字型であるため、出力フォーマットとして %c を書く。また、最後の moji の出力フォーマットを %d とすることにより（アスキーコード）が出力される。第１章でも述べたように計算機の内部では、文字も数値（アスキーコード）として格納されているため、出力ファーマットの指定により文字を数値として出力することも可能である。

＊＊＊注意＊＊＊

　１４で述べたように、文字型の変数で数値も扱うこともできるが、分かり易いプログラムを書くためには、特別な理由がない限り文字を扱うときはchar型，数値を扱うときはint型を使うこと。

　実行結果の二つ目の例で，mojiに’７’を入力した場合，Ascii code: 55 と出力されていたが，これは，入力された’７’は文字の’７’であって数 値の７ではないためである。数値の７として入力したい場合は，ステップ１ ２の入力フォーマット制御記号（％ｃ）を％ｄに変更すればよい。この場合 ステップ１３のprintfでは

　ここで、scanf と printf の入出力フォーマットと変数の型の関係について簡単にまとめておく。

型表示形式宣言入出力フォーマットの制御記号
整数型 固定小数点表示 ｉｎｔ ％ｄ（１０進数として出力）
実数型 浮動小数点表示 ｆｌｏａｔ ％ｆ（実数として出力）
文字型 文字表示 ｃｈａｒ ％ｃ（文字として出力）
整数型 固定小数点表示 ｉｎｔ ％ｘ（１６進数として出力）
整数型 固定小数点表示 ｉｎｔ ％ｏ（８進数として出力）

演習問題

プログラム３−４において入出力フォ−マット制御記号の”％ｄ”，”％ｃ”を変更して色々な場合について確かめよ。

わきみち

”制御記号について”

　本文中で軽く述べていますが，改行の制御記号（Control Code）はＭＳ−ＤＯＳなどでは”％ｎ”となるのに対し，ＵＮＩＸでは”＼ｎ”，となります。これは，多くの国産マシンに”＼”がないためで，ワークステーションや外国産のマシンは”￥”と同じ位置に”＼”があります。Ｃでは”￥ｎ”の他に，”￥”で始まる制御コードが多くあるので，使うマシンによって，きちんと使い分けてください。又，本によっては”￥”ではなく”＼”となっているものもありますが，”￥”と置き換えて読むようにしてください。

　先の例題においてprintf関数では最後に全て”￥ｎ”が付いていましたが，ＭＳ−ＤＯＳでは意味を持ちません。

　たとえば，msg.c というファイル名の以下のプログラムを考えてみます。

	#include <stdio.h>
	main()
	{
	    printf("I Love You.\n");
	}
これをコンパイルし実行してみます。

A>msg
I Love You.
                   ←１行空く
A>

　そこで，￥ｎのないmsg2.cという以下のプログラムを同じく実行してみます。

	#include <stdio.h>
	main()
	{
	    printf("I Love You.");
	}

A>msg2
I Love You.
A>               ←１行空かない
A>

　これはＭＳ−ＤＯＳ上の”￥ｎ”が改行とラインフィードであるのに対し ，ＵＮＩＸ上の”＼ｎ”は改行の意味しか持たないためです。

　比較のために，上記の二つのプログラムをＵＮＩＸ上で動かしてみます。

mickey> msg
I Love You.                 ←  ”＼ｎ”があるので改行される。
mickey>
mickey> msg2
I Love You.mickey>          ←  ”＼ｎ”がないので改行されず，
                                   プロンプトが続いて出てしまう。

　とりたてて，問題があると言うわけではないのですが，ＭＳ−ＤＯＳの実行結果では，１行空白が出ても気にしないで下さい。

CONTENTS / BACK-PAGE / NEXT-PAGE