変数

前回は計算結果を表示するプログラムを作ったが,
実用的なプログラムを作るとなると, これらの値は保存しておきたい場合が出てくる
そのような時に使うのが変数だ

変数は, さまざまな値を保存することができ, その容量は各変数の型によって異なる

たとえば, 整数(integer)を保存するためにはint型の変数を用意する必要がある

次のプログラムを実行してみよう

#include <stdio.h>

int main()
{
	int num;
	num = 3;

	printf("num = %d\n", num);

	num = num + 2;

	printf("num + 2 = %d\n", num);

	return 0;
}

5行目をみると,
int num;
と記述してある
これが変数の宣言だ

これにより, これからnumをint型の整数として扱うことを示し, 値を保存して利用することができる

6行目にあるとおり代入演算子(=)を用いて, 変数numに3を保存すると,
numは整数値3として扱える
その証拠に8行目でprintfを用いてnumを整数として表示すると, 3と表示されたはずだ

また, 変数というからには, 途中で値を変更することも可能だ
10行目をみてみると,
num = num + 2;
とある

これは, 変数numに, num(今は3)と2の和, つまり5を代入するという意味だ
12行目のprintfの表示を見るとそれが確認できるだろう

注)C言語において=は, 等しいことを示す記号ではない
 あくまでも代入を意味する演算子であることを覚えておこう
 等しいことを示す記号は後日勉強する

double型

変数を用いて整数値を記憶させることができた
しかし, これからプログラムを作るうえで, 整数しか扱えないのはかなり不便だ
そのため, 実数を記憶するための変数としてdouble型がある
double型は, 有効桁数16桁の実数を記憶でき, int型よりも多くの数を表現できる

注)だからといってdouble型ばかり使えばいいというわけではない
 小数の計算が必要なときのみdouble型を用い, メモリの無駄遣いをなくそう

キャスト

次のプログラムをみてみよう

#include <stdio.h>

int main()
{
	int	a;
	double	b;

	a = 3 / 2;
	b = 3 / 2;

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

	b = 3.0 / 2.0;
	printf("b = %f\n", b);

	return 0;
}

実行結果を確認すると, 3/2をdouble型の変数bに代入しても, 値は1.000000だ
これは, 3/2が整数同士の計算のため, 小数点以下が切り捨てられているせいだ

正確な値を知るためには, 14行目のように, 数値が実数であることを明示する必要がある
これなら実数同士の計算となので, 正しい値が表示される

しかし, これらが変数の場合はどうだろう
もちろん, double型の変数ならば, 実数として計算されるため, 計算に支障はないが,
int型の場合, 式は整数同士の計算として評価され, 9行目と同じ結果になってしまう

これを防ぐためには, int型の変数をdouble型にキャストする必要がある
変数の先頭に, 型名を括弧でくくって記述することで, その変数を指定した型として扱うことができる

実際にプログラムを見てみよう

#include <stdio.h>

int main()
{
	int	a;
	double	b;

	int num = 3;

	a = num / 2;
	b = num / 2;

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

	b = (double)num / 2.0;
	printf("b = %f\n", b);

	return 0;
}

int型の変数numには整数値3が代入されている
これを, 11行目のように普通に計算してしまっては先ほどと同じで1となってしまう

しかし, 16行目にあるようにnumをdouble型にキャストすると, numを実数として扱うため,
bには1.5が代入されていることがわかるだろう

定数マクロ

プログラムを書いていると, ある数値に特定の意味を持たせたいことがある
たとえば, 円周率3.14などがその例だ
しかし, 利用する際ソースコードに直接3.14とかくのは好ましくない
このような値はたいていソースコードのさまざまな箇所で利用するため, 3.14というマジックナンバーが大量に現れることになる

意味のある値は必ずその意味を示す必要がある
しかし, 実行中に値を次々と変えることもないため, 変数を使うのはもったいない
そんなときに使うのが定数マクロだ

次のプログラムを見てみよう

#include <stdio.h>
#define PI 3.14

int main()
{
	int r = 5;
	double clen, carea;

	clen = 2 * r * PI;
	carea = r * r * PI;

	printf("半径%dの円について\n", r);
	printf("円周:%f\n", clen);
	printf("面積:%f\n", carea);

	return 0;
}

定数マクロはソースコードの一番上,

#include...

とともに書くのが一般的だ

ここでは円周率3.14を, 定数マクロPIとして定義している
このソースコードをコンパイルすると, ソースコード上のPIが, 3.14に展開される
つまり, PIが3.14に置き換わってコンパイルされるのだ
こうすることで, 数値3.14の意味が明確になった

さらに, 計算結果を精密にしたいときには, マクロの定義部分のみを3.14から3.141592と変更するだけで,
PIを用いたすべての計算で円周率として3.141592が用いられ, ソースを変更する手間を省くことができるのだ

注)変数と定数の違いを必ず理解しよう
 定数マクロに代入はできない
 PI = 3.141592と記述しても, 3.14 = 3.141592となる
 数値に数値を代入するなど不可能だということはわかるはずだ

Practice:

1. ソースコードcircle.cの2行目, PIの値のみを変更し, その結果を確かめよ

変数についての練習は次回行う