[C言語] 引数で配列を渡して要素数を知る方法

Q: 配列のサイズを関数内で取得できないのはなぜ？

C言語では、配列を関数に渡すときに配列の名前はポインタとして扱われます。 したがって、関数内でsizeof演算子を使って配列のサイズを取得しようとすると、実際にはポインタのサイズが返されます。 配列のサイズ情報は関数に渡されないため、関数内で配列のサイズを知るには、サイズを別の引数として渡す必要があります。

Q: ポインタと配列の違いは何ですか？

ポインタと配列は似たように扱われることがありますが、いくつかの違いがあります。 メモリの割り当て : 配列は宣言時に固定サイズのメモリが割り当てられますが、ポインタは動的にメモリを割り当てることができます。 サイズ情報 : 配列はサイズ情報を持ちますが、ポインタはサイズ情報を持ちません。 操作 : 配列名は配列の先頭アドレスを指すポインタとして扱われますが、ポインタは任意のメモリアドレスを指すことができます。

Q: 配列のサイズを間違えるとどうなりますか？

配列のサイズを間違えると、以下のような問題が発生する可能性があります。 メモリの範囲外アクセス : 配列の範囲外にアクセスすると、予期しない動作やプログラムのクラッシュを引き起こす可能性があります。 データの破損 : 配列のサイズを小さく設定すると、データが正しく格納されず、データの破損が発生することがあります。 パフォーマンスの低下 : 不適切なサイズ設定は、メモリの無駄遣いやパフォーマンスの低下を招くことがあります。

C言語では、配列を関数に引数として渡す際、実際には配列の先頭要素へのポインタが渡されます。

そのため、関数内で配列の要素数を直接知ることはできません。

要素数を知るためには、配列のサイズを別の引数として渡すか、配列の終端を示す特別な値を使用する方法があります。

例えば、文字列の場合は終端にヌル文字を使用します。

このように、配列の要素数を管理するためには、設計段階での工夫が必要です。

この記事でわかること

配列を関数に渡す基本的な方法とポインタを使った渡し方
配列の要素数を知るためのsizeof演算子の使い方
関数内での配列サイズの制限とその理由
文字列配列や多次元配列のサイズを取得する方法
動的配列のサイズを管理するためのテクニック

目次から探す

関数に配列を渡す方法

C言語では、配列を関数に渡す際にいくつかの方法があります。

ここでは、配列を引数として渡す基本的な方法、ポインタを使った配列の渡し方、そして配列のサイズを渡す必要性について解説します。

配列を引数として渡す基本

配列を関数に渡す際、配列の名前をそのまま渡すことで、配列の先頭アドレスを渡すことができます。

以下はその基本的な例です。

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

1 2 3 4 5

この例では、printArray関数に配列numbersとそのサイズを渡しています。

配列のサイズは、sizeof演算子を使って計算しています。

ポインタを使った配列の渡し方

配列はポインタとして渡されるため、関数の引数としてポインタを使うこともできます。

以下はその例です。

#include <stdio.h>
// ポインタを使って配列の要素を表示する関数
void printArrayWithPointer(int *arr, int size) {
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n");
}
int main() {
    int numbers[] = {6, 7, 8, 9, 10};
    int size = sizeof(numbers) / sizeof(numbers[0]);
    printArrayWithPointer(numbers, size);
    return 0;
}

6 7 8 9 10

この例では、printArrayWithPointer関数に配列の先頭アドレスをポインタとして渡しています。

配列の要素にアクセスする際には、ポインタを使って同様にアクセスできます。

配列のサイズを渡す必要性

配列を関数に渡す際、配列のサイズを一緒に渡すことが重要です。

C言語では、配列のサイズ情報は自動的に渡されないため、関数内で配列のサイズを知ることができません。

以下の表は、配列のサイズを渡す理由を示しています。

スクロールできます

理由	説明
メモリの安全性	配列の範囲外アクセスを防ぐために必要です。
正確な処理	配列の全要素を処理するためにサイズが必要です。
汎用性	関数を異なるサイズの配列で再利用するために重要です。

配列のサイズを渡すことで、関数内で安全かつ正確に配列を操作することができます。

配列の要素数を知る方法

C言語では、配列の要素数を知るためにいくつかの方法があります。

ここでは、sizeof演算子の使い方、関数内での配列サイズの制限、そして配列のサイズを引数として渡す方法について解説します。

sizeof演算子の使い方

sizeof演算子は、変数やデータ型のサイズをバイト単位で取得するために使用されます。

配列の要素数を知るためには、配列全体のサイズを各要素のサイズで割る必要があります。

#include <stdio.h>
int main() {
    int numbers[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int totalSize = sizeof(numbers); // 配列全体のサイズ
    int elementSize = sizeof(numbers[0]); // 各要素のサイズ
    int elementCount = totalSize / elementSize; // 要素数の計算
    printf("配列の要素数: %d\n", elementCount);
    return 0;
}

配列の要素数: 5

この例では、sizeof演算子を使って配列numbersの全体のサイズと各要素のサイズを取得し、それを用いて要素数を計算しています。

関数内での配列サイズの制限

関数に配列を渡すと、配列はポインタとして扱われるため、sizeof演算子を使って配列の要素数を直接取得することはできません。

以下の例は、関数内でsizeofを使って配列のサイズを取得しようとした場合の誤りを示しています。

#include <stdio.h>
// 配列のサイズを取得しようとする関数
void printArraySize(int arr[]) {
    printf("配列のサイズ: %lu\n", sizeof(arr)); // ポインタのサイズが出力される
}
int main() {
    int numbers[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    printArraySize(numbers);
    return 0;
}

配列のサイズ: 8

この例では、sizeof(arr)は配列のサイズではなく、ポインタのサイズを返します。

したがって、関数内で配列の要素数を知るためには、別の方法が必要です。

配列のサイズを引数として渡す方法

配列のサイズを関数に渡す一般的な方法は、配列と一緒にそのサイズを引数として渡すことです。

これにより、関数内で正確に配列の要素数を知ることができます。

#include <stdio.h>
// 配列の要素を表示する関数
void printArrayWithSize(int arr[], int size) {
    printf("配列の要素数: %d\n", size);
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n");
}
int main() {
    int numbers[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int size = sizeof(numbers) / sizeof(numbers[0]);
    printArrayWithSize(numbers, size);
    return 0;
}

配列の要素数: 5
1 2 3 4 5

この例では、printArrayWithSize関数に配列とそのサイズを渡すことで、関数内で配列の要素数を正確に知ることができ、配列の全要素を処理することができます。

応用例

配列のサイズを取得する方法は、さまざまな場面で応用できます。

ここでは、文字列配列、多次元配列、動的配列のサイズを取得または管理する方法について解説します。

文字列配列のサイズを取得する

文字列は文字の配列として扱われます。

文字列配列のサイズを取得するには、各文字列の長さを計算する必要があります。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
    const char *words[] = {"apple", "banana", "cherry"};
    int numWords = sizeof(words) / sizeof(words[0]);
    printf("文字列配列の要素数: %d\n", numWords);
    for (int i = 0; i < numWords; i++) {
        printf("文字列: %s, 長さ: %lu\n", words[i], strlen(words[i]));
    }
    return 0;
}

文字列配列の要素数: 3
文字列: apple, 長さ: 5
文字列: banana, 長さ: 6
文字列: cherry, 長さ: 6

この例では、words配列の要素数を計算し、各文字列の長さをstrlen関数で取得しています。

多次元配列のサイズを取得する

多次元配列のサイズを取得するには、各次元のサイズを考慮する必要があります。

以下は2次元配列の例です。

#include <stdio.h>
int main() {
    int matrix[3][4] = {
        {1, 2, 3, 4},
        {5, 6, 7, 8},
        {9, 10, 11, 12}
    };
    int rows = sizeof(matrix) / sizeof(matrix[0]);
    int cols = sizeof(matrix[0]) / sizeof(matrix[0][0]);
    printf("行数: %d, 列数: %d\n", rows, cols);
    return 0;
}

行数: 3, 列数: 4

この例では、matrixの行数と列数をsizeof演算子を使って計算しています。

動的配列のサイズを管理する

動的配列のサイズは、メモリの割り当て時に決定されます。

動的配列のサイズを管理するには、サイズを別の変数で保持する必要があります。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
    int initialSize = 5;
    int *dynamicArray = (int *)malloc(initialSize * sizeof(int));
    if (dynamicArray == NULL) {
        printf("メモリの割り当てに失敗しました。\n");
        return 1;
    }
    for (int i = 0; i < initialSize; i++) {
        dynamicArray[i] = i + 1;
    }
    printf("動的配列の要素数: %d\n", initialSize);
    for (int i = 0; i < initialSize; i++) {
        printf("%d ", dynamicArray[i]);
    }
    printf("\n");
    free(dynamicArray);
    return 0;
}