momoharu - モジュール分割・記憶クラスと通用範囲

Ｃ応用６　モジュール分割・記憶クラスと通用範囲

プログラムは、複数のソースファイルに分けて書きます。これをモジュール分割と言います。

モジュール分割する時、他のソースファイルで宣言したものを別のソースファイルでも使いたい場合が出来てきます。構造体タグ宣言は、その一つになりますが、このような宣言は、ソースファイルではなく、ヘッダファイルと呼ばれる別のファイルに作成します。ソースファイルは「#include文」を使って、ヘッダファイルを取り込むようにします。ヘッダファイルを作成する時は、#include防御と呼ばれるプログラムの書き方をしなければなりません。

今までは、複数の関数で共有する変数は、グローバル変数(関数の外で宣言した変数)にするだけで良かったのですが、モジュール分割する場合は、記憶クラスと通用範囲を考えた変数宣言をしなければなりません。

本章では、モジュール分割で必要となる知識とテクニックについて説明します。

6.1 モジュール分割の基本

《練習問題41》モジュール分割の基本

《練習問題42》グローバル変数宣言とextern

6.2 #if系マクロ

《練習問題43》#include防御

6.3 記憶クラスの通用範囲

《練習問題44》記憶クラスと通用範囲の実験

確認テスト６

6.1 モジュール分割の基本

プログラムは、複数のソースファイルに分けて書く事ができます。モジュール分割は、関数定義単位に分けますが、関数定義以外の所は、基本的には、ヘッダファイルと呼ばれるファイルに分けて書きます。

プログラムを、複数のファイルに分けて書くのに必要な文法を説明しています。

・プログラムは関数定義単位にファイルに分けて書ける

一つの関数定義を、ファイルに分けて書く事はできませんが、複数の関数定義を一つにファイルに書くことはできます。

・関数定義の外に書くものはヘッダファイルに書く

自分で作るヘッダファイルを私用ヘッダと呼びます。

これに対して、コンパイラが用意しているヘッダファイルを標準ヘッダと呼びます。

・私用ヘッダは " " を使って取り込む

私用ヘッダと標準ヘッダでは、#include文の書き方が違います。

・グローバル変数はヘッダファイルにextern宣言する

グローバル変数宣言は、ヘッダファイには書きません。グローバル変数宣言に対応したextern宣言をヘッダファイルに書きます。

extern宣言は、グローバル変数と同じ書き方をしますが、最初にexternというキーワードを付け、初期化式は書きません。要素数を省略した初期化付きの配列宣言の場合は、初期化式がないので、サイズ不定配列になります。サイズ不定配列は、sizeof演算子で配列サイズを求められません。

《練習問題41》モジュール分割の基本

５個以下の整数をキー入力して入力した整数を表示するプログラムが、YouTubeの動画説明に記載のURLからダウンロードできます。main.cpp, input_array.cpp, print_array.cppの３つのソースファイルに分割しします。また、各.cppファイルに対して、.hファイルを作成し、必要とする.hファイルをインクルードするようにします。

応_練習問題41

《練習問題42》グローバル変数宣言とextern

練習問題41と同様に５個以下の整数をキー入力して、入力した整数を表示するプログラムが、YouTubeの動画説明に記載のURLからダウンロードできます。今回のプログラムは、配列宣言と入力した個数を記録する変数をグローバル宣言し、入力関数と表示関数は、これらのグルーバル変数を使うようにしています。前回と同様に、main.cpp, input_array.cpp, print_array.cppの３つのソースファイルに分割し、各.cppファイルに対して、.hファイルを作成して、必要とする.hファイルをインクルードするようにします。

今回は、グローバル変数宣言に対応するextern宣言を行います。

応_練習問題42

6.2 #if系マクロ

プリプロセッサ文には、マクロ名を使った条件を判定できるものがあります。これが、#if系のプリプロセッサ文です。コンパイラが用意する標準ヘッダの中でよく使われるプリプロセッサ文ですが、普通のプログラムを作る時は、#include防御で使われる位です。#include防御は、ヘッダファイルの多重取り込みを防ぐためのテクニックです。

ここでは、#if系プリプロセッサ文の説明と、#include防御をする書き方の説明をしています。

・#if系プリプロセッサ文はコンパイル箇所を切替える文

#if系プリプロセッサ文により、一つのソースファイルの中を、コンパイルする部分とコンパイルされない部分に分けることができます。

マクロ名を使った条件を判定し、条件が成り立った所に書かれた部分がコンパイル対象となり、条件が成り立たなかった部分は、コンパイルされなくなります。

・#ifndef, #define, #endif文を使って#include防御

#if系プリプロセッサ文の中の#ifndefと#endifと、#defineを組み合わせることで、ヘッダファイルの多重取り込みを防ぐ#include防御をすることができます。

・#pragma onceも#include防御

Visual Studioでヘッダファイルを追加すると、自動的に作成される「#pragma once」でも、#include防御できます。

「#pragma once」を書いた場合は、#ifndefと#endifによる#include防御の記述は不要です。

《練習問題43》#include防御

名前と年齢をキー入力し、入力したデータを表示するプログラムが、YouTubeの動画説明に記載のURLからダウンロードできます。main.cpp, input_array.cpp, print_array.cppの３つのソースファイルに分割します。なお、ヘッダファイルは、#include防御する記述を入れます。

応_練習問題43

6.3 記憶クラスの通用範囲

変数には種類があり、変数の種類によって、その変数の生存期間が異なります。変数の種類を記憶クラスと呼びます。

自動変数
関数の中で、記憶クラス指定子を付けずに宣言した変数で、関数呼出しした時に生成し、returnにより関数から呼出し元に復帰すると無くなる変数(生存期間は、関数が動いている時だけ)。
静的変数
staticという記憶クラス指定子を付けて宣言した変数で、プログラム起動時に生成し、プログラム終了時に無くなる変数(生存期間は、プログラムが動いている間ずっと)。
外部変数
関数の中で、記憶クラス指定子を付けずに宣言した変数で、プログラム起動時に生成し、プログラム終了時に無くなる変数(生存期間は、プログラムが動いている間ずっと)。

変数に付けた名前を扱える範囲を通用範囲と呼びます。通用範囲には広域的なものと局所的なものがあります。関数の外に宣言した変数をグローバル変数、関数の中に宣言した変数をローカル変数と呼んでいましたが、このグローバルが広域的という意味で、ローカルが局所的という意味になります。

自動変数は、必ず局所的です。

静的変数は、宣言した位置により、広域的静的変数と局所的静的変数に分かれます。

外部変数は、外部変数宣言(externを付けた宣言)をどの位置に書くかで、広域的なものと局所的なものに分けられますが、普通は、外部変数宣言はヘッダファイルに書くので、広域的な変数になります。

これらの変数宣言方法と、性質の違いについて動画で説明します(前編と後編に分けて説明しています)。