プログラミングＣ
第12回 演習問題

問題１（マクロ関数）

下記のマクロ関数を使ったプログラムは、引数の与え方によって正しく動作しない場合がある。

#include <stdio.h>

#define func(x)  x*x-2

int main()
{
  int a = 2;
  double b = 1.5;

  printf("a=%d, b=%f\n", a, b);
  printf("func(a) = %d\n", func(a));
  printf("func(a+2) = %d\n", func(a + 2));
  printf("func(a)*4 = %d\n", func(a) * 4);
  printf("func(b) = %f\n", func(b));
  printf("func(b+2.5) = %f\n", func(b + 2.5));

  return 0;
}

% ./a.out
a=2, b=1.500000
func(a) = 2
func(a+2) = 6正しくない
func(a)*4 = -4正しくない
func(b) = 0.250000
func(b+2.5) = 5.750000正しくない

1. 上記のプログラムでは、func(a) は a*a-2 に置き換えられる。 func(a+2)やfunc(a)*4で正しくない実行結果が出力される理由を理解するために、 func(a+2)とfunc(a)*4の置き換え結果がどのようになるのかを考えて prog01.txt に記述しなさい （書式は以下に示すものを使うこと）。
2. プログラムが正しく動作するように、マクロの定義のみを修正し、 prog01.c というファイル名で保存しなさい。 ただし、引数に自己の値を変更するような式（インクリメント、デクリメント、i=i+2のような式） は含まれないと仮定してよい。
3. 修正後のマクロ定義でfunc(a)、func(a+2)やfunc(a)*4の 置き換え結果も prog01.txt に記述しなさい。
   prog01.txtの全体の記述内容は以下の通りである。下線部を記入すること。

     修正前 #define func(x)  x*x-2の場合
     func(a)の置き換え結果: a*a-2
     func(a+2)の置き換え結果: ________________
     func(a)*4の置き換え結果: ________________
     
     修正後 #define func(x)  ________________ の場合
     func(a)の置き換え結果:   ________________
     func(a+2)の置き換え結果: ________________
     func(a)*4の置き換え結果: ________________  
     

% ./a.out
a=2, b=1.500000
func(a) = 2
func(a+2) = 14
func(a)*4 = 8
func(b) = 0.250000
func(b+2.5) = 14.000000

問題２（条件コンパイル）

問題の前に、講義Lec12-12～16 (p140～141)で学んだこと（条件コンパイル）の確認を行う。 こちらのプログラムcompile_sample.c は、キーボードから奇数を入力すると、 その数以下の正の奇数の和を計算して表示するプログラムである。 （例えば、9 を入力すると 1 + 3 + 5 + 7 + 9 = 25 を表示する）
このプログラムをファイル名compile_sample.cとして保存し、以下の４通りのやり方でコンパイルして実行し、動作の違いを確かめなさい。

1. gcc でそのままコンパイルして実行する
2. gcc に -DDEBUG というオプションを付けてコンパイルして実行する
3. プログラム中のマクロ JAPANESE の値を 0 に変えて保存し、コンパイルして実行する
4. プログラム中のマクロ JAPANESE の値を 0 に変えて保存し、さらに -DDEBUG オプションを付けてコンパイルして実行する

1の場合
% gcc compile_sample.c
% ./a.out
奇数を入力してください: 9
1 から 9 までの奇数の和 = 25

2の場合
% gcc -DDEBUG compile_sample.c 
% ./a.out
奇数を入力してください: 9
i = 1,  sum = 1
i = 3,  sum = 4
i = 5,  sum = 9
i = 7,  sum = 16
i = 9,  sum = 25
1 から 9 までの奇数の和 = 25

3の場合（マクロの値を変えた後）
% gcc compile_sample.c
% ./a.out
Please input an odd number: 9
Sum of odd numbers from 1 to 9 = 25

4の場合（マクロの値を変えた後）
% gcc -DDEBUG compile_sample.c 
% ./a.out
Please input an odd number: 9
i = 1,  sum = 1
i = 3,  sum = 4
i = 5,  sum = 9
i = 7,  sum = 16
i = 9,  sum = 25
Sum of odd numbers from 1 to 9 = 25

他の３つの場合も同じように試し、それぞれの表示結果とプログラムを見比べ、 コンパイル時にプログラムのどの部分が有効になっているか確認すること。
#if, #ifdef, #else 等の機能を理解できたら、以下の問題に進みなさい。

プログラム lec12-6a.c、 lec12-6b.c とヘッダファイル lec12-4.h は第12回のハンドアウト(p142~143)に出てきた分割コンパイルの例である。 まず、各ファイルを

1. ヘッダファイルは、 prog02header.h
2. メイン試験用プログラムは、prog02main.c
3. calcarea試験用プログラムは、prog02calc.c

1. まず、ファイル名を変えてコピーしたことに伴い、プログラム中に出てくるファイル名も、 変更が必要なものは変更しなさい。
2. prog02main.c と prog02calc.c では、単体テスト用に追加された部分が常に有効になっているため、これらを結合して 全体の動作確認を行うことができない （両方一緒にコンパイルすると、同じ名前の関数が二つあるのでエラーになる）。 そこで、単体テスト用の部分が、コンパイル時に-DTESTというオプションを付けた時のみ有効 になるように修正して、単体テストと最終的な実行ファイルによる結合テストが 同じソースコードのままで行えるように書き改めなさい。
3. 書き改めたソースコードで、単体テストと結合テスト（最終的な実行ファイルの動作確認）を行う 際のそれぞれのコンパイル方法をprog02.txt に書きなさい。なお、 結合テスト（最終的な実行ファイルの動作確認）向けのコンパイル方法は、複数コマンドで順次行う場合と 一度に行う場合の2通りが考えられる。両方を記載すること。 prog02.txtの全体の記述内容は以下の通りである。下線部を記入すること。

     単体テスト
     prog02main.c: ________________
     prog02calc.c: ________________
     
     結合テスト/最終的な実行ファイルの動作確認
     複数コマンドで順次行う場合:
     ________________
     ________________
     ________________
     
     一度に行う場合: ________________
     

(解答ファイル名：prog02header.h, prog02main.c, prog02calc.c, prog02.txt)

% ./a.out
0 0 0 1 1 0
0 0
0 1
1 0
Area = 0.000000

% ./a.out
Area = 0.500000

% ./a.out
0 0 0 1 1 0
Area = 0.500000
% ./a.out
1 0 2 0 3 3
Area = 1.500000