C++第3版 5章練習問題解答

5.1 , 5.2 , 5.3 , 5.4 , 5.5 , 5.6 , 5.7 , 5.8 , 5.9 , 5.10 , 5.11 , 5.12 , 5.13

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5.1

    char*    p = "abc";      // 文字を指すポインタ
    int      a[10] = {0};    // 10個の整数の配列
    int      (&r)[10] = a;   // 10個の整数の配列のリファレンス
    char*    dat[] = {"x"};  // 文字列配列
    char*    (*s)[1] = &dat; // 文字列配列を指すポインタ
    char**   pp = dat;       // 文字ポインタを指すポインタ
    const int n = 1;         // 整数定数
    const int* pn = &n;      // 整数定数を指すポインタ
    int* const pi = 0;       // 整数を指すポインタ定数

キャストすれば、全てのポインタにおいて負を含む任意の値を設定してもコンパイルエラーにはならない。しかし、ある変数のアドレスを代入する場合、その値はある範囲に収まる。（但し、任意のポインタで、0 を代入することは合法である。）また、アラインメントが x の場合、TYPE* の値は、sizeof(TYPE) と x の小さい方の倍数になる。 VC++5 の場合、アラインメントは「アライメント」と表記されており、値を変更することが可能である。アラインメントの結果は、sizeof や offsetof などで調べられる。

参考：アライメントとは

5.3

typedef unsigned char uchar;
typedef const unsigned char cuchar;
typedef int* pint;
typedef char** pchar;
typedef char achar[];
typedef int* aint7[7];
typedef aint7* pint7;
typedef aint7 aint78[8];

なんか違うような気もする。

5.4

void swap1(int* a,int* b){int c = *a; *a = *b; *b = *a;}
void swap2(int& a,int& b){int c =  a;  a =  b;  b =  a;}

5.5

15 と 15。

5.6

void f(char c){}
void g(char& c){}
void h(const char& c){}

文法違反は、引数が c でない g の呼出し全ての場合。警告となるのは、引数が 3300 の f と h の呼出し。一時変数を用意しないのは、引数が c の g と h の呼出し。それ以外は、全て一時変数が用意される。

5.7

#include <cstdio>

struct Month {
    char*   s;
    int     d;
};

int main()
{
    char*   month[] = {"Jan","Feb","Mar","Apr","May",
        "Jun","Jul","Aug","Sep","Oct","Nov","Dec"};
    int     days[] = {31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31};
    Month   m[] = {{"Jan",31},{"Feb",28},{"Mar",31},{"Apr",30},
        {"May",31},{"Jun",30},{"Jul",31},{"Aug",31},{"Sep",30},
        {"Oct",31},{"Nov",30},{"Dec",31}};
    int     i;
    for (i=0;i<12;++i)
        printf("%2d: %s %d%s",i+1,month[i],days[i],(i+1)%4?"   ":"\n");
    for (i=0;i<12;++i)
        printf("%2d: %s %d%s",i+1,m[i].s,m[i].d,(i+1)%4?"   ":"\n");
}

Month の char* s は char s[4] でもいい、main の char* month[] は char month[][4] でもよい。 char* の場合、ポインタの指している先のライフスパンを気にしなければいけない。配列は、そのままでは代入できないが、構造体のメンバにすることによって代入が可能となる。でも実際には、char* や char配列を使うよりは string を使った方が良い。

5.8

次のプログラムで確認した。

int main()
{
    const         n = 1024;
    volatile int  i,a[n],*p;
    for (i=0;i<n;++i) a[i] = 0;
    for (p=a;p!=a+n;++p) *p = 0;
}

VC++ の Releaseモードでアセンブラを見た。

「最適化」オプションが「実行速度」の時
0040100A xor ecx,ecx : ecx = 0 0040100C mov eax,400h : eax = 1024 00401011 mov dword ptr [esp],ecx : i = ecx 00401015 cmp dword ptr [esp],eax : if (i >= eax) 00401019 jge 00401032 : goto 401032 0040101B mov edx,dword ptr [esp] : edx = i 0040101F mov dword ptr [esp+edx*4+4],ecx : a[i] = 0 00401023 mov edx,dword ptr [esp] : edx = i 00401027 inc edx : --edx 00401028 mov dword ptr [esp],edx : i = edx 0040102C cmp dword ptr [esp],eax : if (i < eax) 00401030 jl 0040101B : goto 40101B 00401032 lea eax,[esp+4] : eax = a 00401036 mov dword ptr [eax],ecx : *eax = ecx 00401038 add eax,4 : ++eax 0040103B lea edx,[esp+1004h] : edx = a+n 00401042 cmp eax,edx : if (eax != edx) 00401044 jne 00401036 : goto 401036
コロン以降は私の注釈。 40100C ～ 401030 までが添字による代入であり、 401032 ～ 401044 までがポインタによる代入である。

「最適化」オプションが「プログラムサイズ」の時
0040100D xor ecx,ecx : ecx = 0 0040100F mov eax,400h : eax = 1024 00401014 mov dword ptr [ebp-4],ecx : i = ecx 00401017 cmp dword ptr [ebp-4],eax : if (i >= eax) 0040101A jge 0040102F : goto 40102F 0040101C mov edx,dword ptr [ebp-4] : edx = i 0040101F mov dword ptr [ebp+edx*4-1004h],ecx : a[i] = ecx 00401026 mov edx,dword ptr [ebp-4] : edx = i 00401029 inc edx : --edx 0040102A mov dword ptr [ebp-4],edx : i = edx 0040102D jmp 00401017 : goto 401017 0040102F lea eax,[ebp-1004h] : eax = a 00401035 mov dword ptr [eax],ecx : *eax = ecx 00401037 add eax,4 : ++eax 0040103A lea edx,[ebp-4] : edx = a+n 0040103D cmp eax,edx : if (eax != edx) 0040103F jne 00401035 : goto 401035
40100F ～ 40102D までが添字による代入であり、 40102F ～ 40103F までがポインタによる代入である。

添字とポインタでは、生成コードが異なる。ポインタの方が、かなりすっきりする。
最適化のオプションによって生成コードは異なる。但し、この例では実行速度の差は殆どないと思われる。

「ポインタの方が速い」という結果は VC++ のケースであって、他のコンパイラでは、異なるかもしれない。ついでだから、反復子のインクリメントについてもコメントしよう。

vector において、後置インクリメント(p++)と前置インクリメント(++p)は最適化によりほぼ変わらないコードになる。
list において、後置インクリメントより前置インクリメントの方が (一時変数への)代入命令 1つ分、少なくて済むことがある。

従って反復子のインクリメント等は、前置でも後置でもよい場合、習慣として前置にすべきである。

5.9

自分自身の名前で意味のある「値」は、おそらく自分自身のアドレスであろう。具体例は思い付かないが、Any x = {&x}; のように書くのであろう。
但し、このような初期化が必要ならば、コンストラクタに任せるべきだと思う。

5.10

#include <cstdio>

void PrintMonth(char* m[])
{
    for (int i=0;i<12;++i)
        printf("%2d %s\n",i+1,m[i]);
}

int main()
{
    char*   m[] = {"Jan","Feb","Mar","Apr","May","Jun",
                "Jul","Aug","Sep","Oct","Nov","Dec"};
    PrintMonth(m);
}

5.11

#include <iostream>
#include <string>
#include <set>
using namespace std;

int main()
{
    string          s;
    set<string>     tab;
    while (cin >> s) {
        if (s == "Quit") break;
        if (tab.find(s) != tab.end()) continue;
        tab.insert(s);
        cout << s << endl;
    }
    cout << "Input word";
    set<string>::iterator i;
    for(i=tab.begin();i!=tab.end();++i) cout << " " << *i;
    cout << endl;
}

5.12

#include <cstdio>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;

static void Print(const char* s)
{
    int     i,x[26];
    fill(x,x+26,0);
    while ((i = *s++) != 0)
        if (i >= 'a' && i <= 'z') ++x[i-'a'];
    for (i=0;i<26;++i) if(x[i]) printf("%c: %d\n",i+'a',x[i]);
}

int main()
{
    char*    t = "this is sample.";
    string   s = t;
    Print(t);
    Print(s.c_str());
}

4.9.5 節によれば、static でなくても配列は初期化されるはずであるが、 VC++5 ではならない。よって、fill で初期化している。

5.13

#include <iostream>
#include <string>
#include <ctime>
using namespace std;

struct Date {
    int     month;
    int     day;
    Date(tm* t){month = t->tm_mon+1; day = t->tm_mday;}
};

istream& operator>>(istream& i,Date& d)
{
    return i >> d.month >> d.day;
}

ostream& operator<<(ostream& o,const Date& d)
{
    return o << d.month << "/" << d.day;
}

int main()
{
    time_t  l;
    time(&l);
    tm*     p = localtime(&l);
    Date    d(p);
    cout << d << endl;
    cin >> d;
    cout << d << endl;
}

範囲チェックなどは省いた。

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