プログラミングC
第3回 演習問題

演習問題1

以下のプログラムは、テキストファイルinput1.txt を開き、その内容を1文字づつ読み込んで標準出力に表示するとともに、ファイルoutput1.txtに書き込むことでテキストファイルの内容をコピーする。また、読み取った文字数と行数を記録して最後に標準エラー出力に表示を行う。

さらに、stdlib.hをインクルードしてexit()関数を使用して、ファイル操作時にエラーが発生した際にはメッセージを標準エラー出力に表示した上でプログラムを強制終了するようにしている（exit()関数についてはプログラミング入門ハンドアウトのLec12-13 (p.67)を参照のこと）。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
/* <stdlib.h> はexit関数の利用のために必要 */
/* プログラミング入門ハンドアウトのLec12-13 (p.67)を参照のこと */

int main() {
    char c; /* 文字読み取り用の変数 */
    int count = 0; /* 読み取り文字数記録用の変数 */
	int lcount = 0; /* 読み取り行数記録用の変数 */
    
    /* 入力用と出力用の二つのファイルポインタの宣言 */
    /* 複数のファイルポインタを一度に宣言する場合の書式は */
    /* ハンドアウトLec03-14 (p.96) を参照 */
    FILE ____________;
 
    /* 入力用ファイルinput1.txtを読み出し指定でオープン */
    /* エラーが生じた場合は標準エラー出力にメッセージを表示して終了 */
    if((fpin = ____________) == ____________){
        ____________(____________, "Failed to open: input1.txt\n");
        exit(1);
    }
 
    /* 出力用ファイルoutput1.txtを書き込み指定でオープン */
    /* エラーが生じた場合は標準エラー出力にメッセージを表示 */
    /* 既に開いている入力用ファイルはクローズしてから終了 */
    if((fpout = ____________) == ____________){
        ____________(____________, "Failed to open: output1.txt\n");
        ____________;
        exit(2);
    }
 
    /* 入力用ファイルから1文字づつ読み取るのをループで繰り返し */
    /* 読み取った文字をprintfで表示するとともに出力用ファイルに書き出し */
    /* 読み取った文字数と行数も記録する */
    /* ファイル終端まで到達したらループ終了 */
    /* 文字の読み取りとファイル終端到達判断の書き方は */
    /* ハンドアウトLec03-8 (p.95)、Lec03-9, -11, -12 (p.96) などを参照し */
    /* 文字の読み取りと結果の代入、条件判断を同時に行うこと */
    while(____________ != ____________){
        printf("%c", c);
        ____________(____________, "%c", c);
        count++;
		if(c == '\n') lcount++;
    }
    
    /* 読み取った文字数を含むメッセージを標準エラー出力に表示 */
    ____________(____________, "%d characters (%d lines) are read and copied.\n", count, lcount);
 
    /* 入力用と出力用の二つのファイルをクローズ */
    ____________;
    ____________;

    return 0;
 
}

このプログラムの空欄を埋めて、正しく動作するようにせよ。

さらに以下のテストを行い、ファイル操作時のエラー処理の動作確認をするとともに標準出力・標準エラー出力の違いを把握すること。

1. 基本的な動作の確認

   テキストファイルの内容の確認はcatコマンドで行える。また、2つのファイルの内容の一致・不一致はdiffコマンドを用いて確認できる。

   % cat input1.txt
   C is an imperative, procedural language in the ALGOL tradition. It has a static type system. In C, all executable code is contained within subroutines (also called "functions", though not in the sense of functional programming). 
   "C (programming language)" from Wikipedia (https://en.wikipedia.org/wiki/C_(programming_language)). (Access date: 2024/10/03)
   % ./a.out 
   C is an imperative, procedural language in the ALGOL tradition. It has a static type system. In C, all executable code is contained within subroutines (also called "functions", though not in the sense of functional programming). 
   "C (programming language)" from Wikipedia (https://en.wikipedia.org/wiki/C_(programming_language)). (Access date: 2024/10/03)
   356 characters (2 lines) are read and copied.
   % cat output1.txt
   （input1.txtと同じなので略）
   % diff input1.txt output1.txt
   %
   （ファイルが完全に一致した場合は、このように何も表示されない）
   

2. 出力先

   標準出力と標準エラー出力へのそれぞれの表示を確認する（ハンドアウトLec03-14, -15 (p.96)参照）。

   % ./a.out > prog1_stdout.txt
   356 characters (2 lines) are read and copied.
   （文字数の表示は標準エラー出力に行なっているので、標準出力をリダイレクトしても画面表示される）
   % cat prog1_stdout.txt
   （input1.txtと同じなので略）
   

3. 入力ファイルのエラー処理

   規定の入力ファイルが存在しない場合の動作を確認する。

   % mv input1.txt input1_.txt
   （ファイルinput1.txtの名称を変更し、input1.txtが存在しない状態にする）
   % ./a.out
   Failed to open: input1.txt
   %
   （ファイルinput1.txtが開けなかった旨のメッセージが表示される）
   % mv input1_.txt input1.txt
   （ファイルinput1.txtの名称を元に戻す）
   

4. 出力ファイルのエラー処理

   規定の出力ファイルを作成できない場合の動作を確認する。

   % chmod a-w output1.txt
   （ファイルoutput1.txtの書き込み許可を取り除き、上書きできない状態にする）
   % ./a.out
   Failed to open: output1.txt
   %
   （ファイルoutput1.txtが開けなかった旨のメッセージが表示される）
   % rm output1.txt
   rm: remove write-protected regular file 'output1.txt'? y
   （ファイルoutput1.txtを削除する。書き込み許可がないファイルを削除する場合確認のメッセージが表示されるのでyと答えること）
   

次にこのプログラムを変更して、以下のような動作を行うプログラムを作成せよ。

1. input1.txtを開き、その内容を1文字づつ読み込んで標準出力に表示するとともに、ファイルoutput1b.txtに書き込む（prog01a.cと同様に標準出力するが、出力ファイル名が異なる）
2. input1.txtを閉じる
3. 次に、ファイルoutput1b.txtに改行を書き込み、1行空ける
4. さらに、再びinput1.txtを開き、その内容を1文字づつ読み込んで、今度は小文字を大文字に変換し、 それ以外はそのままファイルoutput1b.txtに書き込む
5. 文字数と行数のカウント、及び出力は不要

結果として得られる出力ファイルoutput1b.txtの内容は以下の通りになる。

C is an imperative, procedural language in the ALGOL tradition. It has a static type system. In C, all executable code is contained within subroutines (also called "functions", though not in the sense of functional programming). 
"C (programming language)" from Wikipedia (https://en.wikipedia.org/wiki/C_(programming_language)). (Access date: 2024/10/03)

C IS AN IMPERATIVE, PROCEDURAL LANGUAGE IN THE ALGOL TRADITION. IT HAS A STATIC TYPE SYSTEM. IN C, ALL EXECUTABLE CODE IS CONTAINED WITHIN SUBROUTINES (ALSO CALLED "FUNCTIONS", THOUGH NOT IN THE SENSE OF FUNCTIONAL PROGRAMMING). 
"C (PROGRAMMING LANGUAGE)" FROM WIKIPEDIA (HTTPS://EN.WIKIPEDIA.ORG/WIKI/C_(PROGRAMMING_LANGUAGE)). (ACCESS DATE: 2024/10/03)

このプログラムでは、ファイルinput1.txtの内容を2回読み込む必要がある。このため、最初の読み込みが完了したあと一度ファイルを閉じ、再度開くようにすること（ハンドアウトLec03-20 (p.97)で紹介されている文字配列などを利用すれば一度のファイル内容読み込みでも同じ動作をさせることができるが、この問題ではそのようにする必要はない）。

小文字を大文字に変換するにはハンドアウトLec01-20 (p.85)のサンプルプログラムlec01-8.cの中に含まれている関数cnvtoupperか、Lec03-16 (p.96)のサンプルプログラムで使われている関数toupperのいずれかを用いればよい。前者を使う場合は関数本体とプロトタイプ宣言はそのまま使用し、関数の利用は今回のプログラムに合わせて適切に行うこと。後者を使う場合はctype.hをincludeする必要がある。また、必要に応じて変数を追加してよい。

output1b.txt が指示通りになっているかを確認するために、 output1b.txtと、 サンプルファイル output1b_sample.txt を diff コマンドを用いて比較するとよい。