3 コンソール入出力関数(16章)

コンピューターのもっとも基本的な入出力装置であるキーボードとディスプレイをコンソー ル(console:操作卓)と呼ぶ．これらのコンソール入出力を利用した関数のプログラムの学習をする． とは言え，諸君はこれらの関数はかなり使ってきている．ここではそれら内容を整理して， これらの使い方の復習を行う．

3.1 標準入力と標準出力

コンソール入出力のことを，標準入出力と言うことがある．この標準入出力には，ファイ ルの入出力先に指定ができ³，そのために名前が付いている．標準入力をstdin，標準出 力をstdoutと言う．これらの関係を，以下に示す．

キーボード	$\rightarrow$	標準入力	$\rightarrow$	stdin
ディスプレイ	$\rightarrow$	標準出力	$\rightarrow$	stdout

3.2 書式付き出力printf(p.320)

3.2.1 ディスプレイへの出力

printf()関数を使えば，簡単にディスプレイ(標準出力)に表示できる．括弧内の最 初のクォーテーションで囲まれた部分が出力される．Hello worldのプログラムでお なじみであろう．変数に格納されたデータ--整数や実数，文字，文字列--を表示させた ければ，変換仕様(p.320〜)を使う．教科書には，いろいろ書かれており，諸君にはわか りにくいだろう．実際には，

printf("%d+%d=%d\n", a, b, result);
 

にように書く．この文の動作は，図1のとおりである．

図 1: ディスプレイに表示させるprintf関数の意味

ここで難しいのは，変換仕様の使い方である．本講義で使う変換仕様はそんなに多くなく， 表1にまとめることができる．この中でも，文字列は滅多に使わ ないだろう．

あと，重要なことはエスケープシーケンス(p.27)である．エスケープシーケンスもいろい ろあるが，'\n'と'\t'の使い方が分かれば，本 講義では十分である．

表 1: 型に依存する変数定義や入出力

型	表示方法	変換仕様	備考
整数		%d	10進数に変換
実数	浮動小数点	%f	小数点の表示．非常に大きな数値や小さ い数値の表示には向かない．
		%20.15f	合計20カラムで，小数点以下15桁で表示
	指数表示	%e	非常に大きな数値や小さい数値を含む場合に都合が良い．
文字		%c	ひとつの文字を表示する場合に使う．
文字列		%s	文字列を表示させる場合に使う．

3.2.2 練習問題

書式付き出力(printf)を使うと，任意の形でデータを出力できる．教科書のP.320〜 325を読み，以下の練習問題を実施せよ．

[練習1]

円周率を，いろいろなフォーマットで出力せよ．ただし，円 周率はmath.hの中でM_PIで定義されている．それ は，リスト4のようにすれば表示できる．

• 通常の%fで表示せよ．
• 小数点以下，3桁で表示せよ．
• 小数点以下，10桁で表示せよ．
• 指数形式で表示せよ．

リスト4には，数学関数用のヘッダーファイル math.hが使われているので，コンパイルには-lmオ プションが必要である．例えば

			gcc -o fuga hoge.c -lm

とする．

[練習2]

整数の22446688を8進数で表示せよ．また，16進数で表 示せよ．

[練習3]

円周率と円周率の2乗の両方を小数点以下，10桁で表示せよ．た だし，2つの数値の間はタブ区切りとする．

   1 #include <stdio.h>
   2 #include <math.h>
   3 
   4 int main(void){
   5 
   6   printf("%f\n", M_PI);
   7   
   8   return 0;
   9 }

3.3 書式付き入力scanf(p.326)

3.3.1 キーボードからのデータの取り込み

キーボード入力の場合，書式付入力のscanf()という関数を使う方法が最も簡単である．こ の関数の引数は，ポインター⁴で，キー ボードからのデータを入れる変数のアドレスを指定する．ポインターだのアド レスだのと面倒なことが多いが，そんなことが分からなくても，キーボードからデータの 入力は可能なので安心してよい．

標準入力(キーボード)からデータを読み込んで，それを変数hogeに代入する場合，

scanf("%lf",&hoge);
 

と書けばよい．これは，

• scanf()は，キーボードからデータを入力するための関数．
• %lfは入力データが倍精度実数を表す．
• 変数hogeはデータの格納先を表す変数である．変数の前に&を付ける ことを忘れてはならない．

というようなことを表している．図2のような感じである．

図 2: キーボードからデータを変数に取り込むscanf関数の意味

キーボードからのデータの入力でも型を指定する必要がある．このようにコンピューター プログラムでは型というものが重要となる．これは，データをメモリーに格納する方法をプログラ マーが指定する必要があるからである．これまで，使ってきた型指定の方法を表 2にまとめる．ただし，倍精度実数で，非常に大きな数値や小さい 数値の場合指数表示(%e)を使う．

表を見て分かると降り，文字列は少し複雑である．幸いなことに，本講義では文字列を使 うことはほとんどないので，この部分は余り気にしなくてよい．

表 2: 型に依存する変数定義や入出力

	整数	倍精度実数	文字	文字列
変数	int hoge	double hoge	char hoge	char hoge[256]
入力	scanf("%d",&hoge)	scanf("%lf",&hoge)	scanf("%c",&hoge)	scanf("%s",hoge)
出力	printf("%d",hoge)	printf("%f",hoge)	printf("%c",hoge)	printf("%s",hoge)
		printf("%e",hoge)

3.3.2 改行文字の問題

データを入力する場合，データを入れた後に完了を示す[Enter]キーを押す．この [Enter]キーを示す文字'\n'も読み込まれようとして，悪さ をすることがある．この，改行コード'\n'を読み捨てる必要がある． それを行うために，教科書(p.335)には3通りの方法(p.337)を示している．

• 数字を読み込んだあと，%*cで改行文字を読み捨てる．
• 数字を読み込んだあと，getchar()で1文字読み捨てる．
• 数字を読み込んだあと，gets()で残りの文字列を全て読み捨てる．

どれも一長一短がある．諸君が作成するプログラムは，諸君自身でしか使わないので，入 力の処理にこだわらない方がよい．へんなデータを入れて，プログラムがクラッシュして も損害は無いからである．そこで，本講義では最も簡単な，最初の方法をとることにする． すなわち，キーボードから実数を読み込んで，変数hogeに代入する場合，

scanf("%lf%*c",&hoge);
 

と書く．

3.3.3 プログラム例

リスト5にいろいろな型のデータを読み込んで，表示するプログラム を示す．このプログラムが理解できれば，コンソール入出力の基本はOKである．

   1 #include <stdio.h>
   2 
   3 int main(void){
   4   int i;
   5   double d;
   6   char c;
   7   char s[256];
   8 
   9   scanf("%d%*c",&i);
  10   scanf("%lf%*c",&d);
  11   scanf("%c%*c",&c);
  12   scanf("%s%*c",s);
  13 
  14   printf("\n\n");
  15 
  16   printf("%d\n",i);
  17   printf("%f\n",d);
  18   printf("%c\n",c);
  19   printf("%s\n",s);
  20   
  21   return 0;
  22 
  23 }

3.3.4 練習問題

[練習4]

キーボードから角度[deg]を読み込んで，三角関数 ( $\sin,\,\cos,\,\tan$)の値を表示するプログラムを作成せよ．出力 する三角関数の値は，1行に表示しタブ区切りとすること．

3.4 お遊び

リスト6のプログラムの実行結果を予想せよ．分からない場合は，実行してみよ．

   1 #include <stdio.h>
   2 #include <math.h>
   3 
   4 #define NP 50
   5 
   6 int main(void){
   7   int i, iy;
   8   double x;
   9 
  10   for(i=0; i<=NP; i++){
  11     x = 2*M_PI/NP*i;
  12     iy = 30*sin(x)+40;
  13     printf("%*c\n",iy,'*');
  14   }
  15 
  16   return 0;
  17 }

ホームページ: Yamamoto's laboratory
著者: 山本昌志