繰り返し処理

[C言語] do-while文を使って入力の検証と再入力を行う方法

2025-01-18更新日: 2025-01-18

C言語におけるdo-while文は、少なくとも一度はループ内の処理を実行したい場合に便利です。

ユーザーからの入力を検証し、条件を満たさない場合に再入力を促す際にdo-while文を使用することができます。

このループは、doブロック内で入力を受け取り、while条件で入力の妥当性をチェックします。

条件が満たされない限り、ループは繰り返され、ユーザーに再入力を求めることができます。

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入力の検証にdo-while文を使う理由

入力検証の重要性

入力検証は、プログラムの信頼性と安全性を確保するために非常に重要です。

ユーザーからの入力は予期しない形式や値であることが多く、これを適切に処理しないと、プログラムの誤動作やセキュリティの脆弱性につながる可能性があります。

以下のような理由から、入力検証は欠かせません。

データの整合性: 不正なデータがシステムに入るのを防ぎます。
セキュリティの向上: SQLインジェクションやバッファオーバーフローなどの攻撃を防ぎます。
ユーザー体験の向上: ユーザーに対して適切なフィードバックを提供し、正しい入力を促します。

do-while文が適している理由

do-while文は、少なくとも一度はループ内の処理を実行することが保証されているため、入力検証に非常に適しています。

ユーザーからの入力を受け取り、その入力が有効であるかを確認する際に、do-while文を使用することで、以下の利点があります。

初回入力の必須化: 最初の入力を必ず受け取ることができるため、入力がない状態を防ぎます。
再入力の促進: 入力が無効な場合に、ユーザーに再入力を促す処理を簡潔に記述できます。
コードの簡潔化: 入力検証のロジックをシンプルに保つことができ、可読性が向上します。

入力検証の一般的な手法

入力検証にはさまざまな手法がありますが、一般的には以下のような方法が用いられます。

手法	説明
範囲チェック	入力が指定された範囲内にあるかを確認します。
型チェック	入力が期待されるデータ型であるかを確認します。
フォーマットチェック	入力が特定のフォーマットに従っているかを確認します。
必須項目チェック	入力が必須項目として提供されているかを確認します。

これらの手法を組み合わせることで、より堅牢な入力検証を実現することができます。

do-while文を用いることで、これらの検証を効率的に行うことが可能です。

do-while文を使った入力検証の実装

基本的な入力検証の流れ

do-while文を使った入力検証の基本的な流れは以下の通りです。

ユーザーからの入力を受け取る。
入力が有効かどうかを検証する。
入力が無効であれば、エラーメッセージを表示し、再入力を促す。
入力が有効であれば、処理を続行する。

この流れをdo-while文で実装することで、少なくとも一度は入力を受け取り、必要に応じて再入力を促すことができます。

サンプルコードの紹介

以下に、do-while文を使った基本的な入力検証のサンプルコードを示します。

この例では、ユーザーに1から10の範囲の整数を入力させる処理を行います。

#include <stdio.h>
int main() {
    int number;
    do {
        printf("1から10の整数を入力してください: ");
        scanf("%d", &number);
        if (number < 1 || number > 10) {
            printf("無効な入力です。もう一度入力してください。\n");
        }
    } while (number < 1 || number > 10);
    printf("有効な入力を受け取りました: %d\n", number);
    return 0;
}

1から10の整数を入力してください: 15
無効な入力です。もう一度入力してください。
1から10の整数を入力してください: 5
有効な入力を受け取りました: 5

このプログラムは、ユーザーが1から10の範囲外の数を入力した場合に、エラーメッセージを表示し、再度入力を求めます。

範囲内の数が入力されるまで、ループが続きます。

入力エラーの検出とメッセージ表示

入力エラーの検出は、条件式を用いて行います。

上記のサンプルコードでは、number < 1 || number > 10という条件式を使用して、入力が範囲外であるかを確認しています。

エラーが検出された場合には、printf関数を用いてユーザーにエラーメッセージを表示します。

再入力を促す方法

再入力を促すためには、do-while文のループ条件を適切に設定することが重要です。

無効な入力が検出された場合、ループが続行されるように条件式を設定します。

これにより、ユーザーが有効な入力を行うまで、プログラムは再入力を求め続けます。

上記のサンプルコードでは、number < 1 || number > 10が真である限り、ループが続行されるようになっています。

応用例：複数の入力項目の検証

複数の入力項目を扱う方法

複数の入力項目を検証する場合、各項目に対して個別に検証を行う必要があります。

do-while文を用いることで、各入力項目が有効であるかを確認し、無効な場合は再入力を促すことができます。

以下の手順で実装します。

各入力項目に対して、do-while文を使用して検証を行う。
各項目の入力が有効であるかを個別にチェックする。
すべての項目が有効である場合に、次の処理に進む。

入力項目ごとのエラーメッセージ

各入力項目に対して、特定のエラーメッセージを表示することで、ユーザーにどの項目が無効であるかを明確に伝えることができます。

以下に、複数の入力項目を検証するサンプルコードを示します。

#include <stdio.h>
int main() {
    int age;
    float height;
    do {
        printf("年齢を入力してください(0から120の範囲): ");
        scanf("%d", &age);
        if (age < 0 || age > 120) {
            printf("無効な年齢です。もう一度入力してください。\n");
        }
    } while (age < 0 || age > 120);
    do {
        printf("身長を入力してください(30.0から250.0の範囲): ");
        scanf("%f", &height);
        if (height < 30.0 || height > 250.0) {
            printf("無効な身長です。もう一度入力してください。\n");
        }
    } while (height < 30.0 || height > 250.0);
    printf("有効な入力を受け取りました。年齢: %d, 身長: %.1f\n", age, height);
    return 0;
}

年齢を入力してください(0から120の範囲): 130
無効な年齢です。もう一度入力してください。
年齢を入力してください(0から120の範囲): 25
身長を入力してください(30.0から250.0の範囲): 260.0
無効な身長です。もう一度入力してください。
身長を入力してください(30.0から250.0の範囲): 170.5
有効な入力を受け取りました。年齢: 25, 身長: 170.5

入力の整合性チェック

入力の整合性チェックは、複数の入力項目が相互に矛盾しないことを確認するために行います。

例えば、年齢と身長の関係が不自然でないかを確認することが考えられます。

整合性チェックは、すべての入力項目が有効であることを確認した後に行うと効果的です。

入力のフォーマット検証

入力のフォーマット検証は、ユーザーが入力したデータが特定の形式に従っているかを確認するプロセスです。

例えば、日付の入力が YYYY-MM-DD の形式であるかを確認することが挙げられます。

フォーマット検証は、正規表現や文字列操作を用いて実装することができます。

C言語では、sscanf関数を用いて特定のフォーマットを検証することが可能です。

応用例：数値入力の検証

数値入力の基本的な検証方法

数値入力の検証は、ユーザーが入力したデータが数値であることを確認することから始まります。

C言語では、scanf関数を使用して数値を入力し、その結果を検証することが一般的です。

入力が数値でない場合、scanfは入力を失敗として扱い、エラーメッセージを表示して再入力を促すことができます。

範囲チェックの実装

範囲チェックは、入力された数値が指定された範囲内にあるかを確認するための重要なステップです。

以下に、範囲チェックを含む数値入力の検証を行うサンプルコードを示します。

この例では、ユーザーに0から100の範囲の整数を入力させます。

#include <stdio.h>
int main() {
    int number;
    do {
        printf("0から100の整数を入力してください: ");
        if (scanf("%d", &number) != 1) {
            printf("無効な入力です。数値を入力してください。\n");
            while (getchar() != '\n'); // 入力バッファをクリア
            continue;
        }
        if (number < 0 || number > 100) {
            printf("範囲外の数値です。もう一度入力してください。\n");
        }
    } while (number < 0 || number > 100);
    printf("有効な入力を受け取りました: %d\n", number);
    return 0;
}

0から100の整数を入力してください: abc
無効な入力です。数値を入力してください。
0から100の整数を入力してください: 150
範囲外の数値です。もう一度入力してください。
0から100の整数を入力してください: 50
有効な入力を受け取りました: 50

不正な数値入力の処理

不正な数値入力の処理は、ユーザーが数値以外のデータを入力した場合に必要です。

上記のサンプルコードでは、scanfの戻り値をチェックし、数値以外の入力があった場合にエラーメッセージを表示し、入力バッファをクリアしています。

これにより、ユーザーに再入力を促すことができます。

小数点や負の数の扱い

小数点や負の数を扱う場合、floatやdouble型を使用して入力を受け取ります。

以下に、小数点や負の数を含む数値入力の検証を行うサンプルコードを示します。

#include <stdio.h>
int main() {
    float number;
    do {
        printf("負の数を含む小数を入力してください(-100.0から100.0の範囲): ");
        if (scanf("%f", &number) != 1) {
            printf("無効な入力です。小数を入力してください。\n");
            while (getchar() != '\n'); // 入力バッファをクリア
            continue;
        }
        if (number < -100.0 || number > 100.0) {
            printf("範囲外の数値です。もう一度入力してください。\n");
        }
    } while (number < -100.0 || number > 100.0);
    printf("有効な入力を受け取りました: %.2f\n", number);
    return 0;
}

負の数を含む小数を入力してください(-100.0から100.0の範囲): xyz
無効な入力です。小数を入力してください。
負の数を含む小数を入力してください(-100.0から100.0の範囲): 150.5
範囲外の数値です。もう一度入力してください。
負の数を含む小数を入力してください(-100.0から100.0の範囲): -50.25
有効な入力を受け取りました: -50.25

このプログラムでは、負の数や小数点を含む入力を受け取り、指定された範囲内であるかを検証します。

入力が無効な場合には、エラーメッセージを表示し、再入力を促します。

応用例：文字列入力の検証

文字列入力の基本的な検証方法

文字列入力の検証は、ユーザーが入力したデータが期待される形式や内容であるかを確認することから始まります。

C言語では、scanfやfgets関数を使用して文字列を入力し、その内容を検証します。

fgetsは、入力バッファのオーバーフローを防ぐために推奨される方法です。

特定の文字列パターンの検証

特定の文字列パターンを検証するには、文字列操作関数や正規表現を用いることが一般的です。

C言語では、strcmpやstrstr関数を使用して、特定の文字列が含まれているかを確認することができます。

以下に、特定の文字列パターンを検証するサンプルコードを示します。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
    char input[100];
    const char *pattern = "hello";
    int valid = 0;
    do {
        printf("文字列を入力してください(例: helloを含む): ");
        fgets(input, sizeof(input), stdin);
        input[strcspn(input, "\n")] = '\0'; // 改行を削除
        if (strstr(input, pattern) != NULL) {
            valid = 1;
        } else {
            printf("無効な文字列です。もう一度入力してください。\n");
        }
    } while (!valid);
    printf("有効な文字列を受け取りました: %s\n", input);
    return 0;
}

文字列を入力してください(例: helloを含む): world
無効な文字列です。もう一度入力してください。
文字列を入力してください(例: helloを含む): hello world
有効な文字列を受け取りました: hello world

文字列の長さ制限

文字列の長さ制限は、入力された文字列が指定された最大長を超えないようにするための検証です。

fgets関数を使用することで、入力の長さを制限することができます。

また、strlen関数を用いて、入力後に長さを確認することも可能です。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
    char input[50];
    do {
        printf("50文字以内の文字列を入力してください: ");
        fgets(input, sizeof(input), stdin);
        input[strcspn(input, "\n")] = '\0'; // 改行を削除
        if (strlen(input) > 50) {
            printf("文字列が長すぎます。もう一度入力してください。\n");
        }
    } while (strlen(input) > 50);
    printf("有効な文字列を受け取りました: %s\n", input);
    return 0;
}

50文字以内の文字列を入力してください: これは非常に長い文字列で、50文字を超えています。
文字列が長すぎます。もう一度入力してください。
50文字以内の文字列を入力してください: 短い文字列
有効な文字列を受け取りました: 短い文字列

特殊文字の扱い

特殊文字の扱いは、入力された文字列に特定の特殊文字が含まれているかを確認するための検証です。

特殊文字を検出するには、strchr関数を使用して、文字列内に特定の文字が存在するかを確認します。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
    char input[100];
    int valid = 0;
    do {
        printf("特殊文字を含まない文字列を入力してください(例: @, #, $を含まない): ");
        fgets(input, sizeof(input), stdin);
        input[strcspn(input, "\n")] = '\0'; // 改行を削除
        if (strchr(input, '@') == NULL && strchr(input, '#') == NULL && strchr(input, '$') == NULL) {
            valid = 1;
        } else {
            printf("無効な文字列です。特殊文字を含んでいます。もう一度入力してください。\n");
        }
    } while (!valid);
    printf("有効な文字列を受け取りました: %s\n", input);
    return 0;
}

特殊文字を含まない文字列を入力してください(例: @, #, $を含まない): hello@world
無効な文字列です。特殊文字を含んでいます。もう一度入力してください。
特殊文字を含まない文字列を入力してください(例: @, #, $を含まない): helloworld
有効な文字列を受け取りました: helloworld

このプログラムでは、@, #, $といった特殊文字が含まれていないかを確認し、含まれている場合にはエラーメッセージを表示して再入力を促します。