第６回目 簡単な構造体（5/15）

今日のキーワード

• malloc したメモリは、free するまで自由に使える
• 新しい変数タイプを作る

■ malloc で確保した領域について

• malloc を実行すると、引数で指定するバイト数だけ、メモリを確保する。その領域は、自由に読み書きできる。
• malloc を実行するプログラム上の場所は、main 関数内であっても、サブルーチン内であっても構わない。サブルーチン内で実行し、サブルーチンから呼出し元に return で戻ったときでも、確保したメモリ領域は、自由に読み書きできる。ローカル変数と異なる点である。
• free(ポインタ引数) というステートメント（プログラムのコマンド）がある。これを実行すると、そのポインタ引数で指し示された領域は、解放され、読み書きできなくなる。
• プログラムが終了すると、malloc で確保していたメモリは、free を実行しなくても、解放される。

■ ２次元ベクトルの構造体を作る

／＊　ｌｉｓｔ０６０１．ｃ　＊／
ｔｙｐｅｄｅｆ　ｓｔｒｕｃｔ｛
　　ｄｏｕｂｌｅ　ｘ；
　　ｄｏｕｂｌｅ　ｙ；
｝　ｖｅｃｔｏｒ；

ｍａｉｎ（）
｛
　　ｖｅｃｔｏｒ　ａ，ｂ；

　　ｐｒｉｎｔｆ（”1つ目のベクトルを入力してください： ”）；
　　ｓｃａｎｆ（”％ｌｆ　％ｌｆ”，　＆（ａ．ｘ），　＆（ａ．ｙ））；

　　ｐｒｉｎｔｆ（”2つ目のベクトルを入力してください： ”）；
　　ｓｃａｎｆ（”％ｌｆ　％ｌｆ”，　＆（ｂ．ｘ），　＆（ｂ．ｙ））；

　　ｐｒｉｎｔｆ（”ベクトルを表示します。＼ｎ”）；
　　ｐｒｉｎｔｆ（”　　ａ＝（　％２．２ｌｆ，　％２．２ｌｆ　）＼ｎ”，　ａ．ｘ，　ａ．ｙ　）；
　　ｐｒｉｎｔｆ（”　　ｂ＝（　％２．２ｌｆ，　％２．２ｌｆ　）＼ｎ”，　ｂ．ｘ，　ｂ．ｙ　）；
｝

• 関数内で、v の値を変えても、a には影響しない。
• 構造体の大きさが大きい場合、コピーにコストがかかる。

ｖｅｃ＿ｐｒｉｎｔ（ｖｅｃｔｏｒ　ｖ）
｛
　　ｐｒｉｎｔｆ（”（　％２．２ｌｆ，　％２．２ｌｆ　）”，　ｖ．ｘ，　ｖ．ｙ）；
｝

- - -

ｍａｉｎ（）
｛

　　- - -

　　ｐｒｉｎｔｆ（”　　ａ＝”）；　　ｖｅｃ＿ｐｒｉｎｔ（ａ）；
　　ｐｒｉｎｔｆ（”　　ｂ＝”）；　　ｖｅｃ＿ｐｒｉｎｔ（ｂ）；
｝

• 関数内で、v の値を変えると（v->x = 0など）、a に影響する。
• 構造体の大きさが大きくても、アドレス値のみのコピーであるため、構造体サイズに依存しない。

ｖｅｃ＿ｐｒｉｎｔ（ｖｅｃｔｏｒ　＊ｖ）
｛
　　ｐｒｉｎｔｆ（”（　％２．２ｌｆ，　％２．２ｌｆ　）”，　ｖ−＞ｘ，　ｖ−＞ｙ）；
｝

- - -

ｍａｉｎ（）
｛

　　- - -

　　ｐｒｉｎｔｆ（”　　ａ＝”）；　　ｖｅｃ＿ｐｒｉｎｔ（＆ａ）；
　　ｐｒｉｎｔｆ（”　　ｂ＝”）；　　ｖｅｃ＿ｐｒｉｎｔ（＆ｂ）；
｝

■ 演習１ ⇒ prac0601.c

1. ２つのベクトルの内積値を返す関数 dotproduct を作成せよ。
2. ２つのベクトルの和を求める関数 vec_add を作成せよ。ただし、vec_add は 2 通りの作り方があり、1つは、3引数をとり、第1、第2引数の和を第3引数の変数に代入する方法である。もう1つは、2引数と1つの返り値をとるもので、2引数の和を、malloc により vector タイプで確保したメモリに代入し、そのアドレスを返す方法である。前者の方法で実現せよ。
3. ２つのベクトルの差を求める関数 vec_sub を作成せよ。３引数をとること。

■ malloc を使う方法

vector *c;
c = (vector *)malloc(sizeof(vector))
c->x = 1.0;
c->y = 2.0;

■ 演習２ ⇒ prac0602.c

1. malloc を使ってベクトルの和、差を返すように、prac0601.c を改造せよ。

□ malloc を使う時の注意点

• malloc での確保は、必ずしも成功するわけではない。返り値が NULL である場合は、確保に失敗している。その場合は、プログラムをエラー終了させる。

  vector *v;
  v = (void *)malloc(sizeof(vector))
  if( v == NULL ){
      fprintf(stderr,"エラー\n");
      exit(-1);
  }
  

• malloc で確保した領域は、不要になると解放すること。したがって、次のプログラムは、マズイ。

  vector a,b;
  
  vec_print( vec_add( a, b ) );
  
  

  正しくは、たとえば、以下のようにする。

  vector a,b, *c;
  
  c = vec_add(a,b);
  vec_print(c);
  free(c);
  

■ 宿題

1. まず、分数を表す構造体 frac を作成せよ。frac を構成する変数は、分母と分子であり、それぞれ、int den; と int num; とする。 分数同士の四則演算を行う関数、add, sub, mult, div を、３引数の関数として、malloc を使わずに作成せよ。ただし、約分はしなくてよい。⇒ prac0604.c
2. 角度を扱う構造体 angle を定義せよ。angle は角度をラジアンとするか度とするかを表す変数 unit、および、角度の値を表す変数 val、を持つ。角度の単位を変更する関数 angle_chunit、角度の足し算をする関数 angle_add、を作成せよ。ここで、angle_chunit は２引数の関数であり、第1引数に angle 型の変数を、第2引数に変更先の角度単位を指定し、第1引数の変数値を変更する。なお、角度単位の表現方法は自由とする。angle_add は２引数の関数であり、計算結果は、malloc によりメモリを確保したところに代入する。また、足される角度と足す角度の単位が異なる場合には、足される側の単位に揃えて計算するものとする。 ⇒ prac0605.c