ＣＧ・Ｗｅｂクリエイター科の水谷です。
本日のテーマは
『PHP入門』 第７回 ～アルゴリズム＋データ構造＝プログラム（その２）～
Step1．今回の準備
前回は、『データ構造』 ということで、『配列』 を勉強しました。
≪処理概要≫
画像ファイルが３つありますので、それらをすべて配列に読み込んでしまいます。
その後、『乱数』を使って、画像を１枚だけ選んで表示しました。
今回は、『リスト構造』を勉強しましょう。
≪処理概要≫
画像ファイルが３つありますので、それらをすべて読み込んで、ポインターでつなぎます。
その後、画像３枚全てを順に表示します。
Step2．『リスト構造』（その１）
最初の『リスト構造』の例は、この構造とか仕組みが良く分かる処理内容にしています。なので、Ｃ++言語っぽくなっています。
【 Ｌｉｓｔ 01 】
------------------------------ ここから ------------------------------
<!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN"
"http://www.w3.org/TR/html4/loose.dtd">
<html lang="ja">
<head>
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=shift_jis">
<title>PHP sample</title>
</head>
<body>
画像ファイルの表示。<br>
<!-- ここが PHP のサンプル -->
<?php
/* 『リスト構造』の作成 */
$img_info = new stdClass;
$img_root = $img_info; /* 『リスト構造』の先頭を確保 */
$fp = fopen( 'ImgInfo.txt', 'r' );
$j = 0;
if( $fp ){
while( $fname = fgets( $fp ) )
{
$title = fgets( $fp );
$alt = fgets( $fp );
$img_info -> fname = $fname;
$img_info -> title = $title;
$img_info -> alt = $alt;
$img_info -> next = new stdClass;
$img_info = $img_info -> next; /* ポインターを１つ進める */
$j++;
}
fclose($fp);
}
$img_info -> fname = "番兵"; /* ４番目の未使用クラスを 『番兵』 と命名 */
$img_info -> next = NULL;
/* 『リスト構造』の参照 */
$img_info = $img_root; /* ポインターを 『リスト構造』 の先頭に戻す */
for( $j = 0; $img_info -> next; $j++ )
{
$fname = $img_info -> fname;
$title = $img_info -> title;
$alt = $img_info -> alt;
print( "<p><img src=$fname title=$title alt=$alt width='400' height='267' border='0'>" );
print( "<br>写真：(".($j+1).") " );
print( $img_info -> alt );
print( "<br></p>" );
$img_info = $img_info -> next; /* ポインターを１つ進める */
}
print( "<p>写真：(".($j+1).") ".$img_info -> fname."</p>" );
?>
</body>
</html>
------------------------------ ここまで ------------------------------
【 解説 】
(1) メモリー確保
$img_info = new stdClass;
$img_info -> next = new stdClass;
プログラム実行中に、メモリーを確保します。Ｃ言語やＣ++言語ではそのサイズ（バイト数）が必要ですが、PHP では良きに計らってくれます。
(2) ポインターを１つ進める（ポインターをたどる）
$img_info = $img_info -> next;
この表記で、ポインターを１つ進めることができます。図１を参照して下さい。$img_root と $img_info の２つが、ポインターです。
100、200、300、400 というのは、メモリー上のアドレスで、一例として書きました。データを３件読み込んで、ポインターでつないでゆく過程を図で見てみて下さい。$img_root は、常に先頭のオブジェクトを指しています。$img_info は、今参照しているオブジェクトを指しているようにコントロールします。図を見て気付くと思いますが、先頭から順にたどるしかありません。このポインターが途切れてしまうと、広大なメモリー空間で、迷子のオブジェクトになってしまいます。そして、オブジェクトが次のオブジェクトを指しており、これが 『リスト構造』 です。
図１．『リスト構造』が作られてゆく過程のイメージ
(3) アロー演算子
->
オブジェクトが持つプロパティ（メンバ変数）やメソッド（メンバ関数）を使用する際に使用します。
Step5 (3) で解説しました。
(4) 『番兵』
プログラミング技法の古典的技法の１つです。
Step5 (4) で解説しました。
(5) メモリー解放
『リスト構造』を作り、参照しました。その後、プログラムが終了する前に、使用したメモリーを解放する必要がありました（過去形）。つまり、Ｃ言語やＣ++言語ではメモリーを解放する必要がありました。PHP はありません。【 Ｌｉｓｔ 01 】 のままで良いのです。詳しくは、Step5 (1) と (2) で解説しました。
Step2．はここまで。下記、図２のように表示できたら成功です。
第５回のStep2 と、処理方法が異なりますが、表示結果は同じです。
図２．画像を３枚表示したブラウザ表示画面（縮小表示）
Step3．『リスト構造』（その２）
次の『リスト構造』の例は、PHPらしくしています。今どき風になりましたが、構造とか仕組みが分かりにくいかもしれません。
【 Ｌｉｓｔ 02 】
------------------------------ ここから ------------------------------
<!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN"
"http://www.w3.org/TR/html4/loose.dtd">
<html lang="ja">
<head>
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=shift_jis">
<title>PHP sample</title>
</head>
<body>
画像ファイルを表示。<br>
<!-- ここが PHP のサンプル -->
<?php
/* 『配列』の作成 */
$img = array();
if( $fp = fopen( 'ImgInfo.txt', 'r' ) )
{
$j = 0;
while( $f = fgets( $fp ) )
{
$t = fgets( $fp );
$a = fgets( $fp );
$img[$j] = array( $j+1, $f, $t, $a ); /* 配列の１つの要素が、さらに配列になっている */
$j++;
}
fclose($fp);
/* 『リスト構造』として参照 */
foreach( $img as $x )
{
list( $j, $f, $t, $a ) = $x;
print( "<p><img src=$f title=$t alt=$a width='400' height='267' border='0'>" );
print( "<br>写真：(".$j.") ".$a );
print( "<br></p>" );
}
}
?>
</body>
</html>
------------------------------ ここまで ------------------------------
【 解説 】
(1) 『配列』の作成
$img[$j] = array( $j+1, $f, $t, $a );
配列の１つの要素が、さらに配列になっています。
図３．配列の１つの要素が、さらに配列になって、３件分のデータが格納されてゆく過程のイメージ
(2) 『リスト構造』として参照
foreach( $img as $x )
ポインタを 『リスト構造』 の先頭に戻すのも、ポインタを１つ進めるのも、データの終わりも、みんなまとめて、foreach() で面倒をみてもらっています。なので、ポインターをたどらなくていいし、ポインターが途切れないし、【 Ｌｉｓｔ 01 】 にあった『番兵』も必要ありません。for() 文のような繰り返し処理を、『内部ポインタ』を使いながら、プログラマーに手間をかけさせずに処理しています。プログラマーからすると、「こんな感 じ～↑、上手くいってま～す。」byチャラ男って・・・、こんなんで良いみたいですよ。便利になりました。
Step3．はここまで。上記、図２のように表示できたら成功です。
Step2．も Step3．も、表示結果は同じです。
Step4．『配列』（その２）
前回の第６回で紹介したプログラムを、上記 Step3 にならって、PHPらしく修正してみましょう。
【 Ｌｉｓｔ 03 】
------------------------------ ここから ------------------------------
<!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN"
"http://www.w3.org/TR/html4/loose.dtd">
<html lang="ja">
<head>
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=shift_jis">
<title>PHP sample</title>
</head>
<body>
乱数を使って、画像ファイルを１つだけ表示。<br>
<!-- ここが PHP のサンプル -->
<?php
srand();
/* 『配列』の作成 */
$img = array();
if( $fp = fopen( 'ImgInfo.txt', 'r' ) )
{
$j = 0;
while( $f = fgets( $fp ) )
{
$t = fgets( $fp );
$a = fgets( $fp );
$img[$j] = array( $f, $t, $a );
$j++;
}
fclose($fp);
/* 乱数を使って、画像を１つだけ選ぶ */
$cnt = $j;
$j = rand(0, $cnt-1);
list( $f, $t, $a ) = $img[$j];
print( "<p><img src=$f title=$t alt=$a width='400' height='267' border='0'>" );
print( "<br>写真：(".($j+1).") ".$a );
print("<br></p>");
}
?>
</body>
</html>
------------------------------ ここまで ------------------------------
【 解説 】
(1) 修正点
list( $f, $t, $a ) = $img[$j];
配列を１つにしています。見ためにシンプルでしょう。修正前は、配列を３つ使っていました。
図４．配列 $img に保存した画像データを、乱数で選択して表示する過程のイメージ
Step4．はここまで。下記、図２のように表示できたら成功です。
第６回のStep2 と、処理方法が異なりますが、表示結果は同じです。
図５．画像を１枚表示したブラウザ表示画面
Step5．用語の解説
(1) メモリーリーク
プログラムを実行していると、使われなくなったメモリー領域が、広い範囲に散乱した状態になります。この領域の一つ一つは、小さい領域なので、このままでは再利用できません。水道管から、わずかな水漏れを起こしていると、水が失われるのと似ています。このようにメモリーの一部分がポツリポツリと失われてゆくので、『メモリーリーク』と言います。
Ｃ言語やＣ++言語では、実行中に確保したメモリー領域は、プログラマーが責任を持って解放する約束になっていました。つまりメモリーリークを無くすのは、プログラマーの責任になりました。しかし、実際には、メモリーリークを無くせませんでした。エクセルを起動して、何もせず終了します。この前後で、メモリーのフリースペースが減ってしまっていたのが現実で、マイクロソフトの優秀なプログラマーをもってしても、メモリーリークを無くすのは不可能でした。
(2) ガベージコレクション
パソコンの初期(NEC PC-8001 や、PC-8801 などの頃）、パソコンには BASICインタプリタ が搭載されていました。この頃の BASIC プログラムは、メモリーを食い散らして、メモリーリークをさんざん起こしていました。しかし、BASIC の言語仕様上、いたしかたなかったのです。そこで、システム側で、使われなくなったメモリー領域を寄せ集め、ひとまとめにして、再利用できるようにする機能が実装されていました。この機能のことを、『ガベージコレクション』と言います。
このガベージコレクションの機能を、BASIC のシステム（BASIC インタプリタ）に実装していました。この頃にはメモリーリークは問題になりませんでした。
その後、主流が BASIC から Ｃ言語に移り、負荷のかかるガベージコレクションは実装されず、メモリー解放の責任はプログラマーに背負わされました。Ｃ言語は『オペレーティングシステム』をプログラミングで来ることと、この当時のハードウェア性能が低かったことを考慮すると、ガベージコレクションが実装されなかったことは、適切な判断だったのかもしれません。
現在の主流が、Java、PHP、C# などに移っていますが、再び、ガベージコレクションの機能が実装されています。ソフトウェアの開発プロジェクトに多くのプログラマが動員されたとき、自ずと優秀なプログラマーも含まれているでしょうが、そうではないプログラマーも含まれているはずです。プロジェクトの要員全員が、メモリーリークをしでかさないというのは、困難ですよねェ。今となってはCPUを含め、ハードウェア性能が高くなってもおり、ガベージコレクションを実装したことは、適切な判断だったと思います。
(3) アロー演算子
オブジェクトが持つプロパティ（メンバ変数）やメソッド（メンバ関数）を使用する際に使用し、下記のように記述します。
$変数 = $オブジェクト -> プロパティ;
とか、
$オブジェクト -> メソッド( 引数 );
オブジェクトの中のデータを、メンバ変数(C++) とか、フィールド(Java) とか、プロパティ(PHP) とか言います。なんで言語によって異なるのでしょう。それはさておき、このプロパティを操作する専用の関数を用意して、これもオブジェクトの中に入れてしまうのが本来のやり方です。
(4) 『番兵』
プログラミングでは、データの終了を検出する際にしくじってしまうことがあります。上記【 Ｌｉｓｔ 01 】のプログラムでも、データが 0 件の場合、『番兵』を使わなければ処理がもう少し複雑になります。この『番兵』のおかげで、for() 文の継続条件がシンプルになっています。デメリットとしては、データを１件分、余分にメモリーを消費しています。しかし、数Ｇバイトのメモリ中、数バイト～数十バイトを浪費しても、メリットの方が大きいという判断をします。プログラミングテクニックで言う 『番兵』 とは、データの終了を検出するために、事前に都合の良いデーターを仕込んでおく、そのデータのことを指します。繰り返し処理を、適切なタイミングで、確実に止めてくれる、頼れる存在です。
編集後記
Java、PHP、C# などは、C++言語に比べて進化しています。その分、難解な部分が隠され、プログラマーに優しくなっています。これは自動車の、マニュアル車とAT車のように思っています。AT車に慣れてしまうと、AT車が良いですね。
今日は用語が沢山出て来ました。説明を省略してしまった用語もあります。Step5 (3) は、これ以上書くと、底なしのOOP沼にはまってしまいます。用語は、回を重ねるごとに、解説してゆきます。 （OOP："ウープ" と発音して下さい。）
このテーマを進めると、書く方も地獄、読むほうも地獄になってしまいます。そこで、次回からのテーマは『データベース』にします。『データベース』って聞いた瞬間、難しいって思うかもしれませんが、今日のテーマよりは簡単です。
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