プログラミング勉強会　第2回のテーマは変数 メモリのイメージを頭に浮かべよう

1. JA7YCQ プログラミング勉強会 #2
プログラミング言語編
変数を理解しよう！
@jo7ueb
JA7YCQ SNCT Ham club

2. 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
2

3. 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
3

4. メモリから
理解する！
4

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://e-tech.life.hyogo-u.ac.jp/
kyouzai/suihanki/comp/kousei.htm
http://japanese.engadget.com/2009/01/30/50nm-4gb-ddr3-32gb/
5

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
6

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
7

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
0x0000
0x0001
34
0x0002
56
0x0003
78
0x0004
9A
0x0005
8
12
BC

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
0x0000
34
0x0002
56
0x0003
78
9A
0x0005
9
0x0001
0x0004
これでは1バイトの
データしか扱えないの？
12
BC

10. 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
0x0000
12
0x0001
34
0x0002
56
0x0003
78
複数バイトをまとめて
0x0005
1つのデータを表現する！
9A
これでは1バイトの
データしか扱えないの？
0x0004
10
BC

11. 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
11

12. 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
12
34
56
78
ビッグエンディアン
12

13. 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！
12
78
34
56
56
34
78
12
ビッグエンディアン
リトルエンディアン
下位アドレス
13

14. 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！
12
78
12
34
56
34
56
34
56
78
12
78
ビッグエンディアン
リトルエンディアン
下位アドレス
14
ネットワークバイトオーダ

15. 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)
15

16. 演習: バイトオーダを練習しよう 解答編
●
補足資料
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
16

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？
17

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！！！！
18

19. 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
19

20. 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
●
●
●
20
0x0001
34
0x0002
56
0x0003
78
9A
0x0005
(エンディアンはCPU毎に決まります)
12
0x0004
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.
0x0000
BC

21. 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
●
●
●
(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: prnyan
4バイト浮動小数点数: krnyan
21
12
0x0001
34
0x0002
56
0x0003
78
0x0004
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.
0x0000
9A
0x0005
BC

22. 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？
データ型で表現する！
22
1バイト整数: aznyan
2バイト整数: prnyan
4バイト浮動小数点数: krnyan

23. 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？
データ型で表現する！
23
1バイト整数: aznyan
2バイト整数: prnyan
4バイト浮動小数点数: krnyan

24. 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
1バイト整数: aznyan
2バイト整数: prnyan
4バイト浮動小数点数: krnyan
もっと楽にしたい！
–
–
何バイト？
何のデータ？
char: aznyan
short: prnyan
float: krnyan
データ型で表現する！
24

25. 補足資料
C言語におけるデータ型
名前
大きさ
int
char
short
long
float
double
4
1
2
4
4
8
種類
整数
文字
整数
整数
浮動小数点数
浮動小数点数
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
25

26. 劇的！？ ビフォーアフター
●
●
●
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
0x0000
12
0x0001
34
0x0002
56
0x0003
78
0x0004
9A
0x0005
BC
0x0006
DE
26
補足資料

27. 劇的！？ ビフォーアフター
●
●
●
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
0x0000
12
0x0001
34
0x0002
56
0x0003
78
0x0004
9A
0x0005
BC
0x0006
バイト列が
ずらーっとならぶ
DE
27
補足資料

28. 補足資料
劇的！？ ビフォーアフター
●
●
●
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
0x0000
12
0x0001
●
バイト列が
ずらーっとならぶ
名前: aznyan
56
0x0003
●
char aznyan
short prnyan
float krnyan
34
0x0002
●
78
0x0004
9A
0x0005
BC
0x0006
型: char
中身: 0x12
名前: prnyan
名前: krnyan
型: short
型: float
中身: 0x5634
中身: 0xDEBC9A78
DE
28

29. 補足資料
劇的！？ ビフォーアフター
●
●
●
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
0x0000
12
0x0001
●
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
名前: aznyan
56
0x0003
●
char aznyan
short prnyan
float krnyan
34
0x0002
●
78
0x0004
9A
0x0005
BC
0x0006
型: char
中身: 0x12
名前: prnyan
名前: krnyan
型: short
型: float
中身: 0x5634
中身: 0xDEBC9A78
DE
29

30. 補足資料
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
30

31. 補足資料
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
31

32. 補足資料
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！
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
32

33. 補足資料
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
33

34. 補足資料
変数の詳細を知る！
●
●
●
名前: aznyan
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
型: char
中身: 0x12
0x0000
12
0x0001
34
中身: 0xDEBC9A78
9A
0x0005
型: float
78
0x0004
型: short
56
0x0003
名前: krnyan
中身: 0x5634
0x0002
名前: prnyan
BC
0x0006
&aznyan → 0x0000
&prnyan → 0x0001
&krnyan → 0x0003
sizeof(aznyan) → 1
sizeof(prnyan) → 2
sizeof(krnyan) → 3
DE
34

35. プログラムで変数を使うには？
●
補足資料
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
35

36. 補足資料
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("%dn", sum);
}
36

37. 本資料の利用について
本資料はクリエイティブ・コモンズ 表示 - 継
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ます．ライセンスの詳細については，下記
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