[C言語] 配列のポインタを引数で渡すとどうなる？

Q: 配列のポインタを使うときの注意点は何ですか？

配列のポインタを使用する際には、以下の点に注意が必要です。 メモリ管理 : 動的に確保した配列の場合、使用後にfree関数でメモリを解放することを忘れないでください。 境界チェック : 配列のサイズを正しく管理し、境界を超えたアクセスをしないように注意してください。 ポインタの誤用 : ポインタ演算や間接参照を誤ると、予期しないメモリアクセスが発生する可能性があります。

2023-09-242024-08-25

C言語では、配列のポインタを関数の引数として渡すと、配列の先頭要素のアドレスが渡されます。

これは、配列名が配列の先頭要素へのポインタとして扱われるためです。

関数内でこのポインタを使用することで、元の配列の要素にアクセスしたり、変更したりすることが可能です。

ただし、配列のサイズ情報は渡されないため、関数内で配列のサイズを知るには別途サイズを引数として渡す必要があります。

この記事でわかること

配列のポインタを引数で渡すことによるメモリ効率の向上
配列のポインタを使用する際の可読性の向上と低下の要因
配列のポインタを使う際に注意すべきバグの発生リスク
多次元配列や構造体、動的配列における配列のポインタの応用例
関数ポインタと配列の組み合わせによる柔軟な操作方法

目次から探す

配列のポインタを引数で渡すメリットとデメリット

配列のポインタを関数の引数として渡すことは、C言語において非常に一般的な手法です。

この方法にはいくつかのメリットとデメリットがあります。

以下で詳しく解説します。

メモリ効率の向上

メモリ使用量の削減: 配列全体をコピーするのではなく、配列の先頭アドレスを渡すことで、メモリ使用量を大幅に削減できます。

特に大きな配列を扱う場合、この方法は非常に効率的です。

パフォーマンスの向上: 配列のコピーを避けることで、関数呼び出しのオーバーヘッドを減らし、プログラムのパフォーマンスを向上させることができます。

#include <stdio.h>
// 配列の要素を表示する関数
void printArray(int *array, int size) {
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        printf("%d ", array[i]);
    }
    printf("\n");
}
int main() {
    int numbers[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int size = sizeof(numbers) / sizeof(numbers[0]);
    
    // 配列のポインタを渡す
    printArray(numbers, size);
    
    return 0;
}

1 2 3 4 5

この例では、配列numbersの先頭アドレスを関数printArrayに渡しています。

配列全体をコピーすることなく、効率的に要素を表示しています。

可読性の向上と低下

可読性の向上: 配列のポインタを使うことで、関数のインターフェースがシンプルになり、コードの可読性が向上する場合があります。
可読性の低下: 一方で、ポインタを使用することで、コードが複雑になり、特にポインタに不慣れなプログラマーにとっては理解しにくくなることがあります。

バグの発生リスク

ポインタの誤用: ポインタを誤って使用すると、メモリの不正アクセスやセグメンテーションフォルトなどのバグが発生するリスクがあります。
境界チェックの不足: 配列のサイズを明示的に渡さない場合、境界チェックが不足し、バッファオーバーフローの原因となることがあります。

配列のポインタを引数で渡すことは、効率的なプログラムを作成するための強力な手法ですが、注意が必要です。

ポインタの扱いに慣れることで、これらのリスクを最小限に抑えることができます。

応用例

配列のポインタを引数で渡す方法は、さまざまな応用が可能です。

ここでは、いくつかの具体的な応用例を紹介します。

多次元配列のポインタを渡す

多次元配列を関数に渡す場合、配列のポインタを使用することで、効率的にデータを操作できます。

#include <stdio.h>
// 2次元配列の要素を表示する関数
void print2DArray(int (*array)[3], int rows) {
    for (int i = 0; i < rows; i++) {
        for (int j = 0; j < 3; j++) {
            printf("%d ", array[i][j]);
        }
        printf("\n");
    }
}
int main() {
    int matrix[2][3] = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}};
    
    // 2次元配列のポインタを渡す
    print2DArray(matrix, 2);
    
    return 0;
}

1 2 3
4 5 6

この例では、2次元配列matrixのポインタを関数print2DArrayに渡し、効率的に要素を表示しています。

構造体と配列のポインタ

構造体内に配列を持たせ、そのポインタを関数に渡すことで、データ構造を柔軟に扱うことができます。

#include <stdio.h>
// 構造体の定義
typedef struct {
    int data[5];
} DataArray;
// 構造体内の配列を表示する関数
void printStructArray(DataArray *array) {
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        printf("%d ", array->data[i]);
    }
    printf("\n");
}
int main() {
    DataArray myArray = {{10, 20, 30, 40, 50}};
    
    // 構造体のポインタを渡す
    printStructArray(&myArray);
    
    return 0;
}

10 20 30 40 50

この例では、構造体DataArrayのポインタを関数printStructArrayに渡し、構造体内の配列を表示しています。

動的配列とポインタ

動的に確保した配列のポインタを関数に渡すことで、実行時にサイズが決まる配列を効率的に扱うことができます。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
// 動的配列の要素を表示する関数
void printDynamicArray(int *array, int size) {
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        printf("%d ", array[i]);
    }
    printf("\n");
}
int main() {
    int size = 5;
    int *dynamicArray = (int *)malloc(size * sizeof(int));
    
    // 動的配列に値を代入
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        dynamicArray[i] = i * 10;
    }
    
    // 動的配列のポインタを渡す
    printDynamicArray(dynamicArray, size);
    
    // メモリの解放
    free(dynamicArray);
    
    return 0;
}

0 10 20 30 40

この例では、動的に確保した配列dynamicArrayのポインタを関数printDynamicArrayに渡し、要素を表示しています。

関数ポインタと配列の組み合わせ

関数ポインタを使用して、配列の要素に対する操作を柔軟に変更することができます。

#include <stdio.h>
// 配列の要素を操作する関数の型
typedef void (*Operation)(int *);
// 配列の要素を2倍にする関数
void doubleValue(int *value) {
    *value *= 2;
}
// 配列の要素を操作する関数
void applyOperation(int *array, int size, Operation op) {
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        op(&array[i]);
    }
}
int main() {
    int numbers[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int size = sizeof(numbers) / sizeof(numbers[0]);
    
    // 関数ポインタを使用して配列の要素を2倍にする
    applyOperation(numbers, size, doubleValue);
    
    // 結果を表示
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        printf("%d ", numbers[i]);
    }
    printf("\n");
    
    return 0;
}