for文の条件と論理演算子の「否定」

Question

1,質問があります。 ``` #include #include int main(void) { char str[] = "str == NULL ? "(NULL)": str"; char* p, * q; int ch; p = str; for (;;) { for (q = p; !(*q == '?' || *q == ':' || *q == 0); q++); ch = *q; *q = 0; printf("|%s| ", p); if (ch == 0) break; p = q + 1; } } ``` の!(*q == '?' || *q == ':' || *q == 0);において、なぜ'?'、':'、 0を否定しているのにchには'?'、':'、 0が代入され、内部処理が働くのでしょうか？ ``` ch = *q; *q = 0; printf("|%s| ", p); if (ch == 0) break; p = q + 1; ``` 2,質問 ``` #include #include int main(void) { char str[] = "str == NULL ? "(NULL)": str"; char* p, * q; int ch; p = str; for (;;) { for (q = p; !(*q == '?' || *q == ':' || *q == 0); q++); ch = *q; *q = 0; printf("|%s| ", p); if (ch == 0) break; p = q + 1; } } ``` の!(*q == '?' || *q == ':' || *q == 0);を(*q == '?' || *q == ':' || *q == 0);とした場合、画像のようなエラーが出るのですが、なぜでしょうか？また(*q == '?' || *q == ':' || *q == 0);とした場合、どのような処理のプログラムになるのでしょうか？ ![エラー画像](c17519806ee48185cfac99c54d0adf8d.png) 3,最後に以下のようにプログラムを書くと ``` #include #include int main(void) { char str[] = "str == NULL ? "(NULL)": str"; char* p, * q; int ch; p = str; for (;;) { for (q = p; !(*q == '?' || *q == ':' || *q == 0); q++) { ch = *q; *q = 0; printf("|%s| ", p); if (ch == 0) break; p = q + 1; } } } ``` 以下のようなバグが起きました。これはバグということでかたずけていいでしょうか？というか、なぜこの様な実行結果になったのかが、わかりません。 ``` || || || || || || || || || || || || ```

Answer

for文を for (A; B; C) D とします。
A は初期化、B は判定、C は更新、D は処理です。
```C
    for (q = p; !(*q == '?' || *q == ':' || *q == 0); q++) ;  
    ch = *q;  
```

このようなコードがあった時、
A は、`q = p`。
B は、`!(*q == '?' || *q == ':' || *q == 0)`。
C は、`q++`。
D は、`;`。

`ch = *q;` は for文の一部ではありません。
for文の次の文です。for文が終了したら、その次に実行されます。

さて、質問です。
単独の `;` が空文であり、何もしない文であることを知っていましたか？


```C
    for (q = p; !(*q == '?' || *q == ':' || *q == 0); q++) {  
        ch = *q;  
		...
	}
```

このようなコードがあった時、
D は、`{ ch = *q; ... }` です。
D は、ループの一部です。
B の判定でループ続行のとき、D が実行されます。
`ch = q;` も実行されます。
D の実行終了後、C の q++ が実行されます。
次にループ判定の B が実行されます。

ループ終了後には `ch = *q:` は実行されません。

**追記**
Visual Studio のステップ実行は行単位なので、
```C
	for (q = p; !(*q == '?' || *q == ':' || *q == 0); q++);`
	ch = *q;
```
これだと for文の動きが分かりません。
そこで、次のように書き換えてからデバッグ実行してみてはいかがでしょうか？
```C
	for (q = p;
		!(*q == '?' || *q == ':' || *q == 0);
		q++)
		;
	ch = *q;
```
**追記2**
何をするコードかを分かっていないのではありませんか？

文字列を区切り文字('?' と ':')で分割して、
分割された各文字列を表示するプログラムです。

すべての行にコメントを付けてみました。
```C
#include <stdio.h> 

int main(void)
{
	char str[] = "str == NULL ? "(NULL)": str"; // 配列strを文字列で初期化
	char *p, *q;  // p と q は、分割した文字列の先頭と末尾を指すためのもの
	int ch;       // ch は、発見した区切り文字を入れるためのもの
	p = str;      // p はポインタで、str[0] のアドレスを持つ。str[0] を指す
	for (;;) {  // 無限ループ。途中の break でループを終了
        // 次の for文は、str中の区切り文字の位置を探すためのもの
		for (q = p;  // q はポインタで、最初は str[0] を指し、
                     // for(;;)ループの 2回目からは分割した残りの文字列の先頭を指す
			!(*q == '?' || *q == ':' || *q == 0);
                 // q の指す文字が区切り文字や strの終端でなければ、ループを続行
			q++) // q は、str中の次の文字を指す(ループの本体の ; の次に実行)
			;    // ループの本体の文だが何もしない

		ch = *q; // ch は、上のforループ終了後 q が指している区切り文字
		*q = 0;  // q が指している str の文字を　'\0' に変える。分割できた！
		printf("|%s|
", p);  // str中の p から q までを表示
		if (ch == 0)  // str の最後まで達したならば、
			break;    // for(;;) のループを終了
		p = q + 1;    // p は、今 分割した残りの文字列の先頭を指す
	}
}
```
分からないのはどこですか？

Answer

> !(*q == '?' || *q == ':' || *q == 0);において、なぜ'?'、':'、 0を否定しているのにchには'?'、':'、 0が代入され…

forが理解できないならwhileで書いてみたらいいじゃない（２回目）．

> for (q = p; !(*q == '?' || *q == ':' || *q == 0); q++);  

のループをwhileを用いて書いたらこう↓

```C
//最初に，変数qにpの値を代入する
q = p;

while( 1 )
{
  // qが指す先が '?' であればループを抜ける
  if( *q == '?' )break;
  // qが指す先が ':' であればループを抜ける
  if( *q == ':' )break;
  // qが指す先が 0 であればループを抜ける
  if( *q == 0 )break;

  //qの値を更新
  q++;
}
```

で，このループの直後に `ch = *q;` がくるのだから，こういう話になっているわけだ↓

```C
//最初に，変数qにpの値を代入する
q = p;

while( 1 )
{
  // qが指す先が '?' であればループを抜ける
  if( *q == '?' )break;
  // qが指す先が ':' であればループを抜ける
  if( *q == ':' )break;
  // qが指す先が 0 であればループを抜ける
  if( *q == 0 )break;

  //qの値を更新
  q++;
}

//ループの直後に，chに *q の値を代入する処理がある
ch = *q;
```

このwhileのループ中に *q が '?' になったとき，chには何が代入されることになるのか？
って考えたら，これはもう自明だと思うのですが，どうでしょうかね．

Answer

1
>  for (q = p; !(*q == '?' || *q == ':' || *q == 0); q++);
の!(*q == '?' || *q == ':' || *q == 0);において、なぜ'?'、':'、 0を否定しているのにchには'?'、':'、 0が代入され、内部処理が働くのでしょうか？

「*q が '?', ':', '\0' のいずれか」**ではない** 間 loopを繰り返すのだから、
「*q が '?', ':', '\0' のいずれか」となった時点でloopを抜ける。

2
> !(*q == '?' || *q == ':' || *q == 0);を(*q == '?' || *q == ':' || *q == 0);とした場合、画像のようなエラーが出るのですが、なぜでしょうか？

「*q が '?', ':', '\0' のいずれか」**である** 間 loopを繰り返すのだから、
loopを抜けた時点で *q は  '?', ':', '\0' ではない。
したがって if (ch == 0) break; によって 外側のloop:for(;;) ... を抜けることができない。

3 
> これはバグということでかたずけていいでしょうか？

それが期待する動作であるなら、バグではない。如何なる動作を期待していたのか?

Answer

#1

`for (q = p; !(*q == '?' || *q == ':' || *q == 0); q++);` というループの意図を日本語にするなら「`*q` が `'?'` `':'` `0` のいずれでもない間は繰り返す」ということは理解できているでしょうか？ これは逆に言うならば「繰り返しが終わったときは `q` が指している先 (`*q`) が `'?'` `':'` `0` のいずれかである」ということです。

ですから `ch = *q;` が実行されると `ch` には必ず `'?'` `':'` `0` のいずれかが入っていることになるのです。

#2

上記の条件を逆にするということになりますから「`*q` が `'?'` `':'` `0` のいずれかである間は繰り返す」という意味になります。 そして「繰り返しが終わったときは `q` が指している先 (`*q`) が `'?'` `':'` `0` のいずれでもない」ということを意味します。

`'?'` でも `':'` でも `0` でもないところを全て `0` に置き換える処理になります。 そして `if (ch == 0) break;` が成立することは決してないので元の文字列の終端に到達しても延々と処理を継続してしまうのでデタラメな場所のメモリを書き換えてしまいます。

確保していないデタラメな場所にアクセスした結果は未定義であり、何がおきてもおかしくありません。

#3

上のコードから推察すると文字列を `'?'` や `':'` で分割したいという意図があると思うのですが、質問３の書き換えはどのような意図でしょうか？

目的 → それを実現するコードを書く → 意図通りではない

というのがバグであって、何を意図して書き換えたのかわからないとどうとも答えられません。

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