計算機実習 I

第九回 (2014 年 6 月 5 日)

ポインタの基礎

http://www.sw.it.aoyama.ac.jp/2014/CP1/lecture9.html

Martin J. Dürst

© 2005-14 Martin J. Dürst 青山学院大学

今日の予定

• ミニテスト
• 前回の演習問題について
• ポインタの用途
• メモリの仕組み
• ポインタの型・宣言・定義
• ポインタの演算
• 配列とポインタ

ミニテスト

• 授業開始までにログイン済み
• 授業開始まで教科書、資料、筆箱、財布などを鞄に入れ、鞄を椅子の下に
• テスト終了後その場で待つ

前回の演習問題について

未提出 (またはエラー): 08A1: 2人、A2: 2人、08B1: 3人、08C1: 9人、08C2: 31人 (完成: 59)

08C2 (温度のクラス) のメンバ変数の選択

• 数値と単位
• 単位ごとに三つ
• kelvin だけ
• celsius だけ

ポインタの用途

• 低レベルのアドレス操作 (デバイス割り当てなど)
• 配列の処理とその効率化
• 動的メモリの管理
• 参照 (関数への参照渡しなど)
• 間接 (indirection)

メモリの仕組み

• コンピュータでの (メイン) メモリは (膨大な) バイトの列
• メモリの番地は「アドレス」(address)
• 番地・アドレスは通常、十六進数で表現
• 人間は名前が使いやすいので、プログラムで変数名など使用
• プログラム内部ではアドレスで操作
• 二バイト以上の長さのデータの番地には最初のバイトのアドレスを使用
• アドレスが入った変数はポインタ (pointer)

メモリの仕組みを調べる

• ポインタは printf の %p で出力可能
• プログラム内のデータ等のアドレス出力
  → メモリ配置表の作成
• 実例: memory.c

ポインタの演算 (&/*)

• アドレス演算子 & (単項、address operator):
  ある変数のアドレスを取得、例えばポインタに代入
  int count, *pi;
pi = &count;
• 間接演算子 * (単項、indirection operator, dereference operator):
  ポインタからそのポインタが指す値を発見
  printf("Count is %d.\n", *pi);

ポインタの型

• ポインタは他の型 (整数、関数、構造体など) と別
• ポインタ型には指す型が含まれている
  • 例: int のポインタ、double のポインタ、
    char のポインタ、構造体 Person のポインタ
  • * 演算子の結果の型が決定
    例: : int のポインタ pi → *pi の型が int
  • 指し違いが (ある程度) 防止可能

ポインタの宣言・定義

• 変数名に * を付け、指された型を明記
• 宣言・定義内の演算子の優先度は式と同様 (p. 388 参照)
• int *pi; は「pi は整数へのポインタ」のではなく、
  「*pi は整数」と宣言

例:

int *pi; // int へのポインタ
char *pc; // 文字へのポインタ
  // 文字列 (の先頭) を指すこともある
int **ppi; // int へのポインタへのポインタ
char *pa[5]; // char *(pa[5])
  // 長さ 5 の (文字へのポインタの) 配列
char (*pb)[5]; // 5 文字の配列へのポインタ
char c, *pc, *pa[5], (*pb)[5]; // char だけ共通

ポインタの演算 (+/-)

• ポインタに整数が足し引き可能
  • 足し算、引き算 (p+5, p-3,...)
  • 代入足し算、代入引き算 (p += 7,...)
  • インクリメント、デクリメント (p++, p--)
• 整数 1 でポインタはポインタが指す型のサイズ一個分移動
  (ポインタが指す型のサイズが寸法の単位)
• (同型の) 二つのポインタの引き算が可能で、結果は整数
• *p++ と (*p)++ の違いに注意 (教科書 p. 388)

配列とポインタ

• 配列には同じ型のデータが順番に並んでいる
• C の場合、配列の最初の位置しか記憶されない
• 配列とポインタは非常に似ている

実際、C の場合には配列とポインタは殆ど同じ
(例外: 配列が定義された関数内の配列そのものへの代入が禁止、sizeof の結果)

配列とポインタのメモリ配置の実例

演習問題について

• 09A1: 各データ型のポインタ・アドレス (型の順番、変数名の変更に注意)
• 09A2: ポインタの動きの予想・観察 (++/--)
• 09A3: ポインタと配列の関係
• 09B1: 大文字を数える関数
• 09C1: 月の番号を英語名に変更 (英語以外も可能; 09C2 も同様)
• 09C2: メモリ配置表の記入

注: 締め切りは全部日曜日

09A2, 09A3, 09C2: プログラムをシステムに提出、かつ用紙を先生に提出
(09C2 の用紙の最後の締め切りは次回の演習開始)

次回の準備

• 宿題として残った問題を完成し、提出
• 今日の復習
• 「ポインタが理解できない理由」の第六章 「malloc とポインタ」(浅井 淳、技術評論社、2002) をよく読む。
• 参考書の第 11 章 (ポインタ、pp. 282-311) をもう一回よく読む。分かるところをリストアップする。