プログラミング言語編

変数を理解しよう！

@jo7ueb

JA7YCQ プログラミング勉強会 #2

　

JA7YCQ SNCT Ham club

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変数とは

● データを格納するための箱

出典: http://www.sgnet.co.jp/c/2-2.html

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変数とは

● データを格納するための箱

出典: http://www.sgnet.co.jp/c/2-2.html

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メモリから理解する！

5

メモリとは

● 主記憶装置という● 中央処理装置(CPU)と繋がっている● 処理が高速

http://japanese.engadget.com/2009/01/30/50nm-4gb-ddr3-32gb/

http://e-tech.life.hyogo-u.ac.jp/kyouzai/suihanki/comp/kousei.htm

6

メモリへのアクセス

● メモリの中には住所(アドレス)がある– 現実: 宮城県仙台市青葉区愛子中央4-16-1

– メモリ: 番号でアドレスを指定(0番, 1番, 2番…)

0番目

1番目

2番目

3番目

4番目

5番目

7

実際には

● メモリのアドレスはある一定のビット幅で表現– x86アーキテクチャだと32bit– アドレスでアクセスできる一連の空間をアドレス空間なんて言ったり

– アドレスは普通16進数で書く0x00000000番地

0x00000001番地

0x00000002番地

0x00000003番地

0x00000004番地

0x00000005番地

8

メモリ内のデータ配置

● データは各番地に1バイト格納される● 番地を指定して読み書きができる

12

34

56

78

9A

BC

0x0000

0x0001

0x0002

0x0003

0x0000

0x0004

0x0005

9

メモリ内のデータ配置

● データは各番地に1バイト格納される● 番地を指定して読み書きができる

12

34

56

78

9A

BC

0x0000

0x0001

0x0002

0x0003

0x0000

0x0004

0x0005

これでは1バイトのデータしか扱えないの？

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メモリ内のデータ配置

● データは各番地に1バイト格納される● 番地を指定して読み書きができる

12

34

56

78

9A

BC

0x0000

0x0001

0x0002

0x0003

0x0000

0x0004

0x0005

これでは1バイトのデータしか扱えないの？

複数バイトをまとめて1つのデータを表現する！

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バイトオーダのお話

● 複数バイトを使って1つのデータを表現するときに…– ビッグエンディアン

– リトルエンディアン

– ネットワークバイトオーダ

0x12345678 を格納するぜ！

下位アドレス

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バイトオーダのお話

● 複数バイトを使って1つのデータを表現するときに…– ビッグエンディアン

– リトルエンディアン

– ネットワークバイトオーダ

12

34

56

78

0x12345678 を格納するぜ！

ビッグエンディアン

下位アドレス

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バイトオーダのお話

● 複数バイトを使って1つのデータを表現するときに…– ビッグエンディアン

– リトルエンディアン

– ネットワークバイトオーダ

12

34

56

78

0x12345678 を格納するぜ！

78

56

34

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ビッグエンディアン リトルエンディアン

下位アドレス

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バイトオーダのお話

● 複数バイトを使って1つのデータを表現するときに…– ビッグエンディアン

– リトルエンディアン

– ネットワークバイトオーダ

12

34

56

78

0x12345678 を格納するぜ！

78

56

34

12

12

34

56

78

ビッグエンディアン リトルエンディアン ネットワークバイトオーダ

下位アドレス

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演習: バイトオーダを練習しよう

● 4バイト符号あり整数で次の数を表現しよう– 154323 (ビッグエンディアン)

– 1202006(リトルエンディアン)

– -37311(リトルエンディアン)

– 3141592(ネットワークバイトオーダ)

16

演習: バイトオーダを練習しよう 解答編

● 4バイト符号あり整数で次の数を表現しよう– 154323 (ビッグエンディアン)

00 02 5A D3

– 1202006(リトルエンディアン)56 57 12 00

– -37311(リトルエンディアン)41 6E FF FF

– 3141592(ネットワークバイトオーダ)00 2F EF D8

補足資料

17

メモリ上の表現は分かったけど．．．．

● プログラムからメモリを操作するときに考えなきゃいけないこと– 何番地にデータが入っているのか？

– 何バイトのデータなのか？

– 何のデータが入っているのか？

– エンディアンはどうなっているのか？

18

メモリ上の表現は分かったけど．．．．

● プログラムからメモリを操作するときに考えなきゃいけないこと– 何番地にデータが入っているのか？

– 何バイトのデータなのか？

– 何のデータが入っているのか？

– エンディアンはどうなっているのか？

めんどくさすぎる！！！！

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メモリ上の表現は分かったけど．．．．

● プログラムからメモリを操作するときに考えなきゃいけないこと– 何番地にデータが入っているのか？

– 何バイトのデータなのか？

– 何のデータが入っているのか？

– エンディアンはどうなっているのか？

めんどくさすぎる！！！！

変数　←救世主

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救世主・変数

● 複雑なメモリアクセスを簡単にしてくれる魔法の薬

● 名前をつけて覚えやすくする 12

34

56

78

9A

BC

0x0000

0x0001

0x0002

0x0003

0x0000

0x0004

0x0005

● 0番地から1バイト整数● 1番地から2バイト整数● 3番地から4バイト浮動小数点数

etc.

(エンディアンはCPU毎に決まります)

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救世主・変数

● 複雑なメモリアクセスを簡単にしてくれる魔法の薬

● 名前をつけて覚えやすくする 12

34

56

78

9A

BC

0x0000

0x0001

0x0002

0x0003

0x0000

0x0004

0x0005

● 0番地から1バイト整数● 1番地から2バイト整数● 3番地から4バイト浮動小数点数

etc.

(エンディアンはCPU毎に決まります)

1バイト整数: aznyan 2バイト整数: prnyan4バイト浮動小数点数: krnyan

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もっと便利に！

● 名前をつけることでメモリをちょっと楽に扱えるようになった

● もっと楽にしたい！– 何バイト？

– 何のデータ？

1バイト整数: aznyan 2バイト整数: prnyan4バイト浮動小数点数: krnyan

データ型で表現する！

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もっと便利に！

● 名前をつけることでメモリをちょっと楽に扱えるようになった

● もっと楽にしたい！– 何バイト？

– 何のデータ？

1バイト整数: aznyan 2バイト整数: prnyan4バイト浮動小数点数: krnyan

データ型で表現する！

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もっと便利に！

● 名前をつけることでメモリをちょっと楽に扱えるようになった

● もっと楽にしたい！– 何バイト？

– 何のデータ？

1バイト整数: aznyan 2バイト整数: prnyan4バイト浮動小数点数: krnyan

char: aznyanshort: prnyanfloat: krnyan

データ型で表現する！

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C言語におけるデータ型

名前 大きさ 種類

int 4 整数char 1 文字short 2 整数long 4 整数float 4 浮動小数点数double 8 浮動小数点数

補足資料

頭に signed をつけると符号あり(省略可能)unsigned をつけると符号なし

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劇的！？　ビフォーアフター 補足資料

12

34

56

78

9A

BC

0x0000

0x0001

0x0002

0x0003

0x0000

0x0004

0x0005

DE0x0006

● 0番地から1バイト整数● 1番地から2バイト整数● 3番地から4バイト浮動小数点数

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劇的！？　ビフォーアフター 補足資料

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78

9A

BC

0x0000

0x0001

0x0002

0x0003

0x0000

0x0004

0x0005

DE0x0006

● 0番地から1バイト整数● 1番地から2バイト整数● 3番地から4バイト浮動小数点数

バイト列がずらーっとならぶ

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劇的！？　ビフォーアフター 補足資料

12

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9A

BC

0x0000

0x0001

0x0002

0x0003

0x0000

0x0004

0x0005

DE0x0006

● 0番地から1バイト整数● 1番地から2バイト整数● 3番地から4バイト浮動小数点数

● char aznyan● short prnyan● float krnyan

名前: aznyan

　型: char

中身: 0x12

名前: prnyan

　型: short

中身: 0x5634

名前: krnyan

　型: float

中身: 0xDEBC9A78

バイト列がずらーっとならぶ

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劇的！？　ビフォーアフター 補足資料

12

34

56

78

9A

BC

0x0000

0x0001

0x0002

0x0003

0x0000

0x0004

0x0005

DE0x0006

● 0番地から1バイト整数● 1番地から2バイト整数● 3番地から4バイト浮動小数点数

● char aznyan● short prnyan● float krnyan

名前: aznyan

　型: char

中身: 0x12

名前: prnyan

　型: short

中身: 0x5634

名前: krnyan

　型: float

中身: 0xDEBC9A78

バイト列がずらーっとならぶ

データが箱に分けられているイメージ

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変数とは

● データを格納するための箱

出典: http://www.sgnet.co.jp/c/2-2.html

補足資料

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変数とは

● データを格納するための箱

出典: http://www.sgnet.co.jp/c/2-2.html

補足資料

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変数と抽象化

● 変数を使うことで，メモリに関するややこしいことを考えなくても，データが扱えるようになった！

補足資料

抽象化という詳細を隠して，注目するべきことを絞ること

33

抽象化の反対は？

● 抽象化の対義語: 具象化● メモリアクセスを抽象化→　変数● 変数を具象化するには？

– アドレスを得る: &演算子

– サイズを得る: sizeof()演算子

補足資料

34

変数の詳細を知る！ 補足資料

12

34

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78

9A

BC

0x0000

0x0001

0x0002

0x0003

0x0000

0x0004

0x0005

DE0x0006

● 0番地から1バイト整数● 1番地から2バイト整数● 3番地から4バイト浮動小数点数

名前: aznyan

　型: char

中身: 0x12

名前: prnyan

　型: short

中身: 0x5634

名前: krnyan

　型: float

中身: 0xDEBC9A78

&aznyan → 0x0000&prnyan → 0x0001&krnyan → 0x0003

sizeof(aznyan) → 1sizeof(prnyan) → 2sizeof(krnyan) → 3

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プログラムで変数を使うには？

● まずは変数を宣言する– 宣言するときに，同時に値を入れておくことができます(初期化)

– 初期化していない場合は，値は不定です

● 変数に値を代入する● 変数の値を使う

補足資料

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変数を使ってみよう！#include <stdio.h> // OMAJINAI

int main(int argc, char **argv){ int sum = 0; // 初期化して宣言 int val1, val2; // 宣言しただけ val1 = 10; // val1に10を代入 val2 = 30; // val2に20を代入 sum = val1 + val2; // val1とval2の値を使って 計算，sumに代入 printf("%d\n", sum);}

補足資料

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本資料の利用について

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