【C言語】scanf関数の自作「myscanf関数」

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リアルタイムシステムの研究歴12年．
東大教員の時に，英語でOS（Linuxカーネル）の授業．
2012年9月～2013年8月にアメリカのノースカロライナ大学チャペルヒル校（UNC）コンピュータサイエンス学部で客員研究員として勤務．C言語でリアルタイムLinuxの研究開発．
プログラミング歴15年以上，習得している言語: C/C++，Python，Solidity/Vyper，Java，Ruby，Go，Rust，D，HTML/CSS/JS/PHP，MATLAB，Assembler (x64，ARM)．
東大教員の時に，C++言語で開発した「LLVMコンパイラの拡張」，C言語で開発した独自のリアルタイムOS「Mcube Kernel」をGitHubにオープンソースとして公開．
2020年1月～現在はアメリカのノースカロライナ州チャペルヒルにあるGuarantee Happiness LLCのCTOとしてECサイト開発やWeb/SNSマーケティングの業務．2022年6月～現在はアメリカのノースカロライナ州チャペルヒルにあるJapanese Tar Heel, Inc.のCEO兼CTO．
最近は自然言語処理AIとイーサリアムに関する有益な情報発信に従事．

（AI全般を含む）自然言語処理AIの論文の日本語訳や，AIチャットボット（ChatGPT，Auto-GPT，Gemini（旧Bard）など）の記事を50本以上執筆．アメリカのサンフランシスコ（広義のシリコンバレー）の会社でプロンプトエンジニア・マネージャー・Quality Assurance（QA）の業務委託の経験あり．
（スマートコントラクトのプログラミングを含む）イーサリアムや仮想通貨全般の記事を200本以上執筆．イギリスのロンドンの会社で仮想通貨の英語の記事を日本語に翻訳する業務委託の経験あり．

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C言語でscanf関数の自作「myscanf関数」

C言語でscanf関数の自作「myscanf関数」を紹介します．

scanf関数の内部構造がわかると，C言語の理解が深まり，コンピュータの本質が見えてきます．

scanf関数の自作「myscanf関数」の作成ルール

scanf関数の自作「myscanf関数」の作成ルールは以下になります．

標準ライブラリのscanfファミリー関数（scanf/fscanf/sscanf/vscanf/vsscanf/vfscanf関数）は利用不可
文字の入力には標準ライブラリのfgetc関数のみを利用

scanfファミリー関数を知りたいあなたはこちらからどうぞ．

【C言語】scanfファミリー関数の使い方【scanf/fscanf/sscanf/vscanf/vsscanf/vfscanf関数】

こういった悩みにお答えします．こういった私から学べます．【C言語】scanfファミリー関数

int scanf(const char *format, ...);
int fscanf(FILE *stream, const char *format, ...);
int sscanf(const char *str, const char *format, ...);

int vscanf(const char *format, va_list ap);
int vfscanf(FILE *stream, const char *format, va_list ap);
int vsscanf(const char *str, const char *format, va_list ap);

int scanf(const char *format, ...);

int fscanf(FILE *stream, const char *format, ...);

int sscanf(const char *str, const char *format, ...);

int vscanf(const char *format, va_list ap);

int vfscanf(FILE *stream, const char *format, va_list ap);

int vsscanf(const char *str, const char *format, va_list ap);

scanfファミリー関数（scanf/ ...

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また，myscanf関数はscanf関数の主な機能を実装しています．

scanf関数の全ての機能を実装しているわけではないことに注意して下さい．

myscanf関数の自作コード

myscanf関数の自作コードを紹介します．

主な関数は以下になります．

parse_arg関数：フォーマット指定子の解析
get_val関数：入力したデータを文字列として取得
myvfscanf関数：myscanf関数から引数を受け取ってフォーマット指定子の解析と入力変換
myscanf関数：scanf関数の自作コードの呼び出し
scan_test*関数：myscanf関数のテストプログラム
main関数：scan_test*関数の呼び出し

ここで，「*」はワイルドカードを表します．

myscanf関数の自作コードは以下になります．

/*
 * Author: Hiroyuki Chishiro
 * License: 2-Clause BSD
 */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdarg.h>
#include <stdbool.h>
#include <ctype.h>
#include <assert.h>

#define BUFSIZE 1024
#define INIT_DIGIT -1
#define INIT_FLOAT_DIGIT 6

enum format_arglen {
  INT = 0,
  LONG,
};

enum format_argtype {
  NONE = 0,
  SIGNED,
  UNSIGNED,
  FLOAT,
  STRING,
  CHAR,
  PERCENT,
};

enum format_pad {
  PAD_NO = 0,
  PAD_BLANK,
  PAD_ZERO,
};

struct format_argdesc {
  int radix;
  enum format_arglen len;
  enum format_argtype type;
};

char sbuf[BUFSIZE];

const char *parse_arg(const char *fmt, struct format_argdesc *desc)
{
  bool complete;

  assert(*fmt == '%');

  complete = false;
  desc->len = INT;
  desc->type = NONE;
  desc->radix = 10;

  while (*++fmt) {
    switch (*fmt) {
    case 'l':
      desc->len = LONG;
      break;

    case 'd':
      desc->type = SIGNED;
      complete = true;
      goto out;

    case 'u':
      desc->type = UNSIGNED;
      complete = true;
      goto out;

    case 'x':
      desc->type = UNSIGNED;
      desc->radix = 16;
      complete = true;
      goto out;

    case 'f':
      desc->type = FLOAT;
      complete = true;
      goto out;

    case 's':
      desc->type = STRING;
      complete = true;
      goto out;

    case 'c':
      desc->type = CHAR;
      complete = true;
      goto out;

    case '%':
      desc->type = PERCENT;
      complete = true;
      goto out;

    default:
      fprintf(stderr, "Unknown mark: %d\n", *fmt);
      desc->type = NONE;
      complete = true;
      goto out;
    }
  }

out:

  if (!complete) {
    assert("Unknown/incomplete expression");
  }

  /* Bypass last expression char */
  if (*fmt != '\0') {
    fmt++;
  }

  return fmt;
}

int get_val(char *dst, FILE *fp)
{
  int i = 0;
  int c;

  while (isspace(c = fgetc(fp))) {
  }

  ungetc(c, fp);

  while (!isspace(c = fgetc(fp)) && i < BUFSIZE) {
    dst[i++] = c;
  }

  ungetc(c, fp);

  dst[i] = '\0';
  return i;
}

int myvfscanf(FILE *fp, const char *fmt, va_list args)
{
  struct format_argdesc desc = {0};
  int num = 0;
  int len;
  int c;

  while (*fmt) {
    while (isspace((unsigned char) *fmt)) {
      fmt++;
    }

    while (isspace(c = fgetc(fp))) {
    }

    ungetc(c, fp);

    while (*fmt && *fmt != '%' && !isspace(*fmt)) {
      if (*fmt++ != fgetc(fp)) {
        return num;
      }
    }

    if (*fmt != '%') {
      continue;
    }

    len = 0;
    assert(*fmt == '%');
    fmt = parse_arg(fmt, &desc);

    switch (desc.type) {
    case SIGNED:
      len += get_val(sbuf, fp);
      num++;

      if (desc.len == LONG) {
        *va_arg(args, long *) = strtol(sbuf, NULL, desc.radix);
      } else {
        *va_arg(args, int *) = strtol(sbuf, NULL, desc.radix);
      }

      break;

    case UNSIGNED:
      len += get_val(sbuf, fp);
      num++;

      if (desc.len == LONG) {
        *va_arg(args, unsigned long *) = strtoul(sbuf, NULL, desc.radix);
      } else {
        *va_arg(args, unsigned int *) = strtoul(sbuf, NULL, desc.radix);
      }

      break;

    case FLOAT:
      len += get_val(sbuf, fp);
      num++;

      if (desc.len == LONG) {
        *va_arg(args, double *) = strtod(sbuf, NULL);
      } else {
        *va_arg(args, float *) = strtod(sbuf, NULL);
      }

      break;

    case STRING:
      len += get_val(va_arg(args, char *), fp);
      num++;
      break;

    case CHAR:
      len += get_val(sbuf, fp);
      num++;
      *va_arg(args, char *) = *sbuf;
      break;

    default:
      fprintf(stderr, "Error: Unknown scan type %d\n", desc.type);
      break;
    }
  }

  return num;
}

int myscanf(const char *fmt, ...)
{
  va_list args;
  int n;

  va_start(args, fmt);
  n = myvfscanf(stdin, fmt, args);
  va_end(args);

  return n;
}

void scan_test_int(void)
{
  int i, j;

  printf("Please input an integer: ");
  myscanf("%d", &i);
  printf("i = %d\n", i);

  printf("Please input two integers: ");
  myscanf("%d%d", &i, &j);
  printf("i = %d, j = %d\n", i, j);
}

void scan_test_hex(void)
{
  int x;

  printf("Please input a hex integer: ");
  myscanf("%x", &x);
  printf("x = 0x%x\n", x);
}

void scan_test_string(void)
{
  char s[BUFSIZE];

  printf("Please input a string: ");
  myscanf("%s", s);
  printf("s = %s\n", s);
}

void scan_test_float(void)
{
  double d;
  printf("Please input a floating point: ");
  myscanf("%lf", &d);
  printf("d = %lf\n", d);
}

int main(void)
{
  scan_test_int();
  scan_test_hex();
  scan_test_string();
  scan_test_float();
  return 0;
}

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* Author: Hiroyuki Chishiro

* License: 2-Clause BSD

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <string.h>

#include <stdarg.h>

#include <stdbool.h>

#include <ctype.h>

#include <assert.h>

#define BUFSIZE 1024

#define INIT_DIGIT -1

#define INIT_FLOAT_DIGIT 6

enum format_arglen {

INT = 0,

LONG,

};

enum format_argtype {

NONE = 0,

SIGNED,

UNSIGNED,

FLOAT,

STRING,

CHAR,

PERCENT,

};

enum format_pad {

PAD_NO = 0,

PAD_BLANK,

PAD_ZERO,

};

struct format_argdesc {

int radix;

enum format_arglen len;

enum format_argtype type;

};

char sbuf[BUFSIZE];

const char *parse_arg(const char *fmt, struct format_argdesc *desc)

{

bool complete;

assert(*fmt == '%');

complete = false;

desc->len = INT;

desc->type = NONE;

desc->radix = 10;

while (*++fmt) {

switch (*fmt) {

case 'l':

desc->len = LONG;

break;

case 'd':

desc->type = SIGNED;

complete = true;

goto out;

case 'u':

desc->type = UNSIGNED;

complete = true;

goto out;

case 'x':

desc->type = UNSIGNED;

desc->radix = 16;

complete = true;

goto out;

case 'f':

desc->type = FLOAT;

complete = true;

goto out;

case 's':

desc->type = STRING;

complete = true;

goto out;

case 'c':

desc->type = CHAR;

complete = true;

goto out;

case '%':

desc->type = PERCENT;

complete = true;

goto out;

default:

fprintf(stderr, "Unknown mark: %d\n", *fmt);

desc->type = NONE;

complete = true;

goto out;

}

out:

if (!complete) {

assert("Unknown/incomplete expression");

}

/* Bypass last expression char */

if (*fmt != '\0') {

fmt++;

}

return fmt;

}

int get_val(char *dst, FILE *fp)

{

int i = 0;

int c;

while (isspace(c = fgetc(fp))) {

}

ungetc(c, fp);

while (!isspace(c = fgetc(fp)) && i < BUFSIZE) {

dst[i++] = c;

}

ungetc(c, fp);

dst[i] = '\0';

return i;

}

int myvfscanf(FILE *fp, const char *fmt, va_list args)

{

struct format_argdesc desc = {0};

int num = 0;

int len;

int c;

while (*fmt) {

while (isspace((unsigned char) *fmt)) {

fmt++;

}

while (isspace(c = fgetc(fp))) {

}

ungetc(c, fp);

while (*fmt && *fmt != '%' && !isspace(*fmt)) {

if (*fmt++ != fgetc(fp)) {

return num;

}

if (*fmt != '%') {

continue;

}

len = 0;

assert(*fmt == '%');

fmt = parse_arg(fmt, &desc);

switch (desc.type) {

case SIGNED:

len += get_val(sbuf, fp);

num++;

if (desc.len == LONG) {

*va_arg(args, long *) = strtol(sbuf, NULL, desc.radix);

} else {

*va_arg(args, int *) = strtol(sbuf, NULL, desc.radix);

}

break;

case UNSIGNED:

len += get_val(sbuf, fp);

num++;

if (desc.len == LONG) {

*va_arg(args, unsigned long *) = strtoul(sbuf, NULL, desc.radix);

} else {

*va_arg(args, unsigned int *) = strtoul(sbuf, NULL, desc.radix);

}

break;

case FLOAT:

len += get_val(sbuf, fp);

num++;

if (desc.len == LONG) {

*va_arg(args, double *) = strtod(sbuf, NULL);

} else {

*va_arg(args, float *) = strtod(sbuf, NULL);

}

break;

case STRING:

len += get_val(va_arg(args, char *), fp);

num++;

break;

case CHAR:

len += get_val(sbuf, fp);

num++;

*va_arg(args, char *) = *sbuf;

break;

default:

fprintf(stderr, "Error: Unknown scan type %d\n", desc.type);

break;

}

return num;

}

int myscanf(const char *fmt, ...)

{

va_list args;

int n;

va_start(args, fmt);

n = myvfscanf(stdin, fmt, args);

va_end(args);

return n;

}

void scan_test_int(void)

{

int i, j;

printf("Please input an integer: ");

myscanf("%d", &i);

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

printf("Please input two integers: ");

myscanf("%d%d", &i, &j);

printf("i = %d, j = %d\n", i, j);

}

void scan_test_hex(void)

{

int x;

printf("Please input a hex integer: ");

myscanf("%x", &x);

printf("x = 0x%x\n", x);

}

void scan_test_string(void)

{

char s[BUFSIZE];

printf("Please input a string: ");

myscanf("%s", s);

printf("s = %s\n", s);

}

void scan_test_float(void)

{

double d;

printf("Please input a floating point: ");

myscanf("%lf", &d);

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

}

int main(void)

{

scan_test_int();

scan_test_hex();

scan_test_string();

scan_test_float();

return 0;

}

実行結果は以下になります．

ここで，「Please ...: 」の後の文字は入力文字です．

$ gcc myscanf.c
$ a.out
Please input an integer: 1
i = 1
Please input two integers: 1 2
i = 1, j = 2
Please input a hex integer: b
x = 0xb
Please input a string: abrb
s = abrb
Please input a floating point: 4.665
d = 4.665000

$ gcc myscanf.c

$ a.out

Please input an integer: 1

i = 1

Please input two integers: 1 2

i = 1, j = 2

Please input a hex integer: b

x = 0xb

Please input a string: abrb

s = abrb

Please input a floating point: 4.665

d = 4.665000

parse_arg関数ではgoto文を利用していますが，goto文が有用な3つの例外の1つとして詳しく書かれています．

: 【C言語】goto文が有用な3つの例外

こういった悩みにお答えします．こういった私から学べます． goto文 goto文は，コード中の指定された場所（ラベル）に無条件にジャンプ（移動）する制御構造を持つ文です． goto文のメリットは，自 ...

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まとめ

C言語でscanf関数の自作「myscanf関数」を紹介しました．

myscanf関数は複雑ですので，何度も読み直すことをおすすめします．

C言語の理解が深まり，コンピュータの本質が理解できるようになります．

printf関数の自作「myprintf関数」も学べます．

: 【C言語】printf関数の自作「myprintf関数」

こういった悩みにお答えします．こういった私から学べます． C言語でprintf関数の自作「myprintf関数」 C言語でprintf関数の自作「myprintf関数」を紹介します． printf関 ...

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【C言語】scanf関数の自作「myscanf関数」

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C言語でscanf関数の自作「myscanf関数」

scanf関数の自作「myscanf関数」の作成ルール

【C言語】scanfファミリー関数の使い方【scanf/fscanf/sscanf/vscanf/vsscanf/vfscanf関数】

myscanf関数の自作コード

【C言語】goto文が有用な3つの例外

まとめ

【C言語】printf関数の自作「myprintf関数」

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