Ｃ++言語編

(windows 10版)

Ｃ++言語はB.ストラウストラップ（Bjarne Stroustrup）博士によって1980年代初頭に設計されたプログラム言語として有名です。Ｃ言語文法との上位交換性があり、抱負な機能が盛り込まれていることでも知られています。ここでは、そのすべてについて日本語を使ったＣ++言語の適用例を挙げることはとうていできません。従ってほんの一部ではありますが、今回のプログラミング言語で日本語多めにというテーマで、いくつかの実例を紹介してみたいと思います。

もちろんプログラム言語について何も知らない方が、いきなりＣ++言語を習得しようとしても大変難しいのではないかと思います。まずはＣ言語の流儀に、ある程度慣れてからＣ++言語に進むのがよいのではないでしょうか。今回もEmbarcadero Technologies社 （旧ボーランド社）の処理系であるBCC32.EXE（Ｃ++バージョン7.4、リンカーバージョン6.9）を使用して、日本語多めの検証をしてみました。この処理系は入力ファイルの拡張子が「.c」であれば、Ｃ言語として処理しますが、「.cpp」であれば自動的にC++言語として処理をしてくれます。

また、Ｃ言語編と同じように、日本語で書かれたＣ++言語ファイルの名前を仮にファイル１.jcppとすると

>jcpp10 ファイル１

というバッチコマンドによりファイル１.cppを生成します。

さらに翻訳（コンパイル）、結合（リンク）して、実行可能形式ファイルであるファイル１.exeを生成します。jcpp10という日本語カスタマイザー実行プログラムはＣ言語の場合とほとんど同じ仕様です。

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ここで、日本語定義の領域がかなり大きくなってきましたので、Ｃ++言語編からは自分でよく使う予約語や演算子などの日本語定義部分をプログラムとは別に、｢std_include10.jcpp｣として外部である程度まとめて宣言できるようにしておきます。 そして処理するときにバッチコマンドの機能を利用し、宣言ファイルと日本語Ｃ++ファイルを結合します。このように日本語定義部分を通常のＣ++言語の文法に合うように置き換えるという処理をします。

以下は、別に定義した日本語Ｃ++宣言ファイルの内容です。

これ以降の例題では、プログラム内に上記の日本語定義の部分はありません。

例題２－１　うるう年かどうかを判定するプログラム

例題２－２　クラスを使った簡単な計算

例題２－３　参照型、ポインタ、配列

例題２－４　応用演算

例題２－５　曜日を求めるプログラム

例題２－６　長いπの計算

ＧＵＩについて

例題２－７　集合計算

デバッグについて

例題２－１　うるう年かどうかを判定するプログラム

はじめに、例２-１として西暦年を入力し、その年がうるう年かどうかを判定するプログラムをcpp_ex1.jcppとして示します。 今度のＣ＋＋コンパイラのバージョン7.4の大きな特徴として、変数や関数名などに日本語がそのまま使えるようになったことが挙げられます。 そこで、プログラム中でも今まで日本語カスタマイザーの自動変数として定義していた日本語定義の部分は、そのまま直接プログラム中で使うことにします。

例２-１

西暦2000年問題という、うるう年の判定について、以前随分と話題になったことを覚えていらっしゃる方も多いと思いますが、うるう年かどうかの判断もややこしく、判断の順番を間違えないようにする必要があるようです。

また、Ｃ++言語になって、今までの"/*...*/"に加えて、コメントに"//"が使用できますので、FLEXの日本語解析プログラムもＣ++言語のコメント対応に変更しました。さらに変数の宣言は、変数を使う場所で宣言することができるのもＣ++言語の特徴ではないでしょうか。これは次のようなＣ++言語のコードに展開されます。
 

例２-１を展開したもの

このcpp_ex1.jcppを日本語カスタマイザーで処理し、コンパイル、リンクします。

下記は例２-１のプログラムを実行させ、西暦を2019年、2020年としたときの結果ですが、最小値は１（西暦１年）にしています。

例題２－２　クラスを使った簡単な計算

次の例は、Ｃ++言語の目玉ともいうべき「クラス」を使ってみたものです。ここでは「クラス」を「仲間の集まり」という日本語で置き換えてみました。Ｃ言語の構造体が変数の集まりとして定義されていたのに対して、Ｃ++言語のクラスは変数だけではなく、関数も定義できるようにしてあるのが特徴といえるのではないでしょうか。 ここでもプログラム中のクラス名にそのまま日本語を使ってみます。

この例２─２では、簡単な計算を行う関数を「基本計算の仲間」として定義してあります。この関数はクラスのメンバー関数と呼ばれていますが、これを内部埋め込み（インライン）関数としました。
 

例２-２

さらに、Ｃ++言語では入出力ストリーム（iostreamクラスライブラリ）で使われる">>"と"<<"記号が入出力ストリーム演算子として使われていますが、これらはビットシフト演算子と兼用してあるかのように見えます。しかし、同じ記号を別の意味で使用すると混乱を招きやすいということもあり、これを「→」と「←」の２バイト記号で日本語定義として置き換えてみました。例２─２は次のようなＣ++言語のコードに展開されます。

例２-２を展開したもの

例２─２を実行した結果を以下に示します。「計算くん」という「基本計算の仲間」クラスの対象（オブジェクト）が生成されると、最初にコンストラクタと呼ばれる部分が起動します。あとは対象（オブジェクト）のメンバー関数を呼ぶだけで、簡単な計算を行うことができます。最後にデストラクタと呼ばれる部分が起動し、対象（オブジェクト）が消滅します。

例題２－３　参照型、ポインタ、配列

Ｃ言語編でも少し述べましたが、Ｃ++言語では参照型という新しい型が定義されています。これには「&」というアドレスを表す記号が使われております。次の例２─３では、その参照型で宣言した変数がどのような振る舞いをするのかを見てみます。また、ポインタを表す「*」記号について、やはりＣ言語編と同じように「番地｜」、「中味｜」という日本語定義で表記したときに、どのように記述されるのかも併せて見ていきます。
 

例２-３

このように実際の数（通常の変数）と、その分身（参照型変数）のどちらを変えても同じように操作されることが分かります。これは次のようなＣ++言語のコードに展開されます。
 

例２-３を展開したもの

例２-３のプログラムを実行させた結果は以下のとおりです。

今回はＣ言語編と同じように「&」、「*」を日本語定義で「参照｜」、「番地｜」、「中味｜」と置き換えて使ってみましたが、Ｃ++言語でも特に問題なく使えるのではないかと思っております。読者の皆さんはいかがでしょうか。

話は変わりますが、Ｃ++言語でのmain関数が特に値を返さない場合には、voidと書いておけば処理系から文句が出ることはありません。しかし、一応どのように書いた方が、読んだ方に納得してもらえるかのだろうかと思っておりました。これは今までの例題とは直接関係はありませんが、現在使用しておりますボーランド社のＣ++ビルダーでは、main関数の最後にreturn 0と自動的にコードが記述されるようですので、今回はmain関数をint型として宣言しておき、最後にreturn 0で終了しております。

例題２－４　応用演算

次は例２─２で簡単な四則演算と論理演算程度の計算を行う仲間の集まり（クラス）を定義しましたが、これを少し発展させてみたいと思います。その機能拡張として、平方根、累乗、消費税計算の機能を加えてみます。

新しい計算の仲間は、応用計算を基本計算から継承させる仲間の集まり（クラス）として定義しております。また今回はクラス名を日本語カスタマイザーの自動変数定義で行いました。

例２─４
 

例２─４の日本語定義プログラムは次のようなＣ++言語のコードに展開されます。

例２-４を展開したもの

例２-４のプログラムを実行させた結果は以下のとおりです。

このようにオブジェクト指向言語といわれるC++言語では、仲間の集まり（クラス）を継承することで、今あるソフトウェア財産をそのまま利用して無駄なく機能拡張ができます。さらに対象（オブジェクト）の生成では、まず基本（親）となる仲間の集まり（クラス）が生成され、次に継承（子）された仲間の集まり（クラス）が生成されることが、この実行結果により分かります。また、対象（オブジェクト）の消滅では、逆に継承（子）された仲間の集まり（クラス）が消滅して、最後に基本（親）となる仲間の集まり（クラス）が消滅しますので、生成と消滅はちょうど入れ子のような格好になっていることも分かります。

例題２－５　曜日を求めるプログラム

次の例は、平成１年(西暦1989年)の１月１日が日曜日であったことを利用して、指定した日の曜日を求めるプログラムです。西暦と年月日を入力すると、曜日と元号を表示するプログラムです。 ただし、1989年は平成元年ではありますが昭和の最後の週の年でもありますので、元号は｢昭和64年／平成元年｣としています。また、2019年の元号は｢平成31年／令和元年｣としています。 なお、1989年より小さい西暦年や2099年より大きい西暦年を入力するとプログラムは終了するようにもしています。

Java言語編でも説明しておりますが、まず１年365日は７で割った余りを求めると１になります。つまり、うるう年がなければ１年たつと曜日が１日ずれることになります。さらに、各月についても、うるう年がなければ毎月それぞれ規則的にずれます。このうるう年のずれについては、また別に計算して最後にすべての補正値を合計します。そして、この補正値の合計を７で割った余りを求めれば、指定した年月日の曜日が求められます。

年の補正値は、毎年１を足すだけで求められますが、月の補正値は表を用いております。しかし、うるう年の計算だけは、平成１２年が西暦2000年という特殊な年ですので、毎年うるう年かどうかの判定を行い補正値を加算させました。

今回は、Java言語編と同様に仲間の集まり（クラス）をいくつかに分けて作成することにしました。また、宣言されているクラス内からだけアクセスすることができる仲間内で使用可（private）というアクセス修飾子を使ってデータのカプセル化を行っております。

例２─５

入力のチェックにより、年、月、日が範囲外のものを入力しても計算は行われません。これは次のようなＣ++言語のコードに展開されます。

例２-５を展開したもの

例２─５のプログラムで平成１年１月８日、平成12年（西暦2000年）２月29日、平成18年（西暦2006年）２月３日、さらに天皇陛下の御退位により、 平成最後の日となる平成31年（西暦2019年）４月30日、令和２年（西暦2020年）６月15日としたときの実行結果です。

今回は日本語ベースでJava言語用のプログラムを移植してみました。意外とスムーズにＣ++言語用に書き換えることができたのではないかと感じました。

例題２－６　長いπの計算

次の例はＣ言語編で使用した例題をＣ++言語版として移植したものです。これは任意の 桁数、πの値を計算するプログラムです。

今回のプログラムはＣ言語編と同様に二つに分かれており、一つははじまり（main）のメイン関数の部分です。もう一つのファイルは、マチンの逆正接演算、長い配列の加減除算などから成っております。それぞれ別々に翻訳（コンパイル）しておき、後から次のようなコマンドで結合します。

>bcc32 -e実行ファイル名 ファイル１.obj ファイル２.obj

この場合、Ｃ言語編と同様に以下のように入力します。また、実行結果を｢pi.txt｣というファイルに書き出しています。

この結果、ファイル１とファイル２が結合されて、ファイル１.exeという実行可能ファイルが生成されます。外部宣言を行う場合には、呼び出す側と呼び出される側で、同じ名前として定義する必要があります。（正確には関数の呼び出し規約 を合わせることも必要です）

例２─６

外部宣言の本体であるもう一つのファイルの方は、Ｃ言語編でも一応お断りしましたが、掲載は差し控えさせていただきます。また、逆正接演算というのはアークタンジェント演算の意味です。

また、仲間の集まり（クラス）のメンバーはデフォルトで仲間内で使用可（プライベート、private）となります。今回のプログラムでは、最初に この仲間内で使用可というアクセスを指定するように記述してありますが、特にこれはなくても構いません。分かりやすくするために一応書いています。例２─６のプログラムを展開すると以下のようになります。

例２-６を展開したもの

Ｃ言語編では3,000桁の計算を行ってみました。今回もギネス記録( 2011年)の10兆桁にはやはり遠く及びませんが、「Ｃ言語によるアルゴリズム辞典」という本によると、1958年にIBM704により10,000桁を約100分で求めたという記録があるそうです。今回はその10,000桁で試してみましたが、数秒で答えが出ました。また、日本語を多めにというテーマですので、出力は漢数字で行ってみました。結果の数値についてはほかのサイトで公開している数値と比べてみたところ間違いはないようです。

今回、あまりにも結果が長くなり過ぎることと、表示のフォントの大きさの問題もあって、出力結果を｢pi.txt｣というファイルに書き出し、それをワープロで読み込ませて表示させることにします。また、出力結果については、最初の部分と最後の部分だけにしてあります。

ＧＵＩについて

（補則）これまでＣ++言語編での例題はすべてCUI（コマンド・ユーザー・インターフェース）ばかりでした。Java編ではGUI（グラフィック・ユーザー・インターフェース）の例題もありますので、このＣ++言語編を読まれた方の中にはどうもC++言語はGUIができないのではないかと思われる方があるといけないと思い、誤解のないように一応説明いたします。

これまでの例題のようにコマンドプロンプト上のCUIで実行するのとは違い、RAD StudioやC++Builderというものを使うと、VCL（ビジュアル・コンポーネント・ライブラリー）というものを使うことができます。さらにRAD StudioにはマルチデバイスでGUIを開発できるFireMonkeyという環境があります。これらの機能を使えば、Windows10上のマウスで選択するアプリケーションなどを楽に作ることができます。 以下はVCLを使って作った「簡単なワードプロセッサー」の例です。このようにBuilderのVCLとC++言語を併用することで、Java編と同様にさまざまなGUIアプリケーションを比較的短時間で作ることが可能になります。

今回は各言語で日本語を多めにということがテーマですので、このＣ++言語編ではやはりCUIを使った例題が主体になります。

例題２－７　集合計算

次は集合計算をやってみます。集合に関する演算は集合の和、積、差の演算を通常の算術演算の「＋」、「＊」、「－」という演算子を使ってできますが、 日本語カスタマイザーを使ってプログラム上では｢∪｣、｢∩｣、｢─｣で表現しています。 この集合計算を行うプログラムを書いてみます。

例２─７

例２─７のプログラムを展開すると以下のようになります。

例２-７を展開したもの

例２─７を実行させた結果も以下に示します。

デバッグについて

今回のＣ＋＋処理系（コンパイラ）のバージョンでは変数名、関数名、クラス名などにそのまま日本語を使うことができました。 デバッグも機械語（アセンブラ）オプションを付けて、機械語ファイルを見てみると識別子（シンボル）にはちゃんと日本語が残っていましたので、デバッグには困らないのではないかと思います。

これ以降、プログラム言語の開発環境で日本語の利用が拡大していけば幸いですが、かつて10年以上前にWindowsで利用できるclispのバージョン2.XXでは関数名などに直接日本語が利用できていたにもかかわらず、 その後バージョン3.XXからは全く使えないという状況が続きました。こういうこともあるので、やはりいざというときのために日本語カスタマイザーの自動変数定義はあってしかるべきだと考えています。

Ｃ言語編でも述べたように、日本語カスタマイザーの自動変数定義を利用してＣ++言語を翻訳（コンパイル）するときに、プログラム中に文法的な問題があると警告メッセージやエラーメッセージが表示されます。このときにjp_str_*(*は数字)についてのエラー情報が出た場合、このjp_str_*とソースコード中の日本語文字列がどのように対応するのかが分からないとデバッグしにくいことが挙げられます。もっともエラーが出た行番号の情報は出力されますので、ソースコード上でどの行に問題があるのかは分かります。

このようなデバッグ状況に対処する方法としては、日本語カスタマイザーが出力する２パス目の規則を記述してあるjcpp_rule2.lexファイルが残っていますので、この中の規則記述部分を見ることによって、日本語文字列とそれに対応するjp_str_*がどれかということが分かります。多少手数はかかりますが、デバッグについて全く対処できないというわけではないと思います。

Ｃ言語同様に、Ｃ++言語でも「mapcpp」というFLEXを用いた簡単なデバッグ用のツールを作ってみました。中味はjcpp_rule2.lexの規則記述部分だけを取り出して、表示するというものです。ここでは例題２－１において、変数であるjp_str_*がソースリスト中のどの日本語文字列に対応するか、という情報だけを取り出したい場合を考えます。日本語カスタマイザーが出力したjcpp_rule2.lexをmapcppで読み込ませた後、UNIXツールとして有名なgrepのパターン検索フィルタ機能を利用してjp_str_*だけを抽出した結果を以下に示します。（Windowsのコマンドプロンプトで動作するフリーウェアのgrepは多数あると思いますが、ここではＣ++言語の処理系に同梱されていたgrepを使用しております）このような簡単なツールを作ることで、日本語と実際に使われている予約語や変数を対応させることができるのではないかと思います。

参考資料
Bjarne Stroustrup's homepage　B.ストラウストラップ博士が公開しているホームページ
C++Builder3/C++Builder5 リファレンスマニュアル一式　旧インプライズ／ボーランド社
Visual C++ V1.0 リファレンスマニュアル一式　マイクロソフト社
Delphi4 リファレンスマニュアル一式　旧インプライズ／ボーランド社
Ｃ言語による最新アルゴリズム辞典　奥村晴彦著　技術評論社　1991
C++Builder3パワフルテクニック大全集　John Miano/Tom Cabanski/Harold Howe著　大野元久監訳 インプレス　1998