【C言語】char型とは？文字と数値を扱う基本知識と使い方

#include <stdio.h>
int main(void) {
    char letter = 'A';  // 文字'A'をchar型変数に代入
    printf("文字は: %c\n", letter);  // %cで文字として表示
    printf("文字のASCIIコードは: %d\n", letter);  // %dで整数値として表示
    return 0;
}

文字は: A
文字のASCIIコードは: 65

#include <stdio.h>
int main(void) {
    printf("char型のサイズ: %zu バイト\n", sizeof(char));
    return 0;
}

char型のサイズ: 1 バイト

#include <stdio.h>
int main(void) {
    signed char s_char = -1;          // 2の補数表現で0xFF
    unsigned char u_char = 255;       // 0xFF
    printf("signed charの値: %d\n", s_char);
    printf("unsigned charの値: %u\n", u_char);
    return 0;
}

signed charの値: -1
unsigned charの値: 255

#include <stdio.h>
int main(void) {
    signed char s_char = 127;
    printf("初期値: %d\n", s_char);
    s_char = s_char + 1;  // オーバーフロー
    printf("127 + 1 の結果: %d\n", s_char);
    unsigned char u_char = 255;
    printf("初期値: %u\n", u_char);
    u_char = u_char + 1;  // オーバーフロー
    printf("255 + 1 の結果: %u\n", u_char);
    return 0;
}

初期値: 127
127 + 1 の結果: -128
初期値: 255
255 + 1 の結果: 0

#include <stdio.h>
int main(void) {
    char str[6] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0'};
    printf("%s\n", str);  // Helloと表示される
    return 0;
}

Hello

char str[6];  // 5文字 + ヌル文字

#include <stdio.h>
int main(void) {
    char *str = "Hello";
    // str[0] = 'h';  // これは未定義動作になる可能性が高い
    printf("%s\n", str);
    return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main(void) {
    char str[] = "Hello";  // 配列にコピーされるので書き換え可能
    str[0] = 'h';
    printf("%s\n", str);  // helloと表示される
    return 0;
}

hello

const char *str = "Hello";
// str[0] = 'h';  // コンパイルエラーになる

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main(void) {
    char str1[20] = "Hello";
    char str2[] = " World";
    printf("str1の長さ: %zu\n", strlen(str1));  // 5
    strcpy(str1, "Hi");  // str1を"Hi"に置き換え
    printf("str1の内容: %s\n", str1);
    strcat(str1, str2);  // str1にstr2を連結
    printf("連結後のstr1: %s\n", str1);
    return 0;
}

str1の長さ: 5
str1の内容: Hi
連結後のstr1: Hi World

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main(void) {
    char str1[] = "apple";
    char str2[] = "apricot";
    int cmp = strcmp(str1, str2);
    if (cmp == 0) {
        printf("文字列は同じです\n");
    } else if (cmp < 0) {
        printf("str1はstr2より辞書順で前です\n");
    } else {
        printf("str1はstr2より辞書順で後です\n");
    }
    char *pos = strstr("Hello World", "World");
    if (pos != NULL) {
        printf("部分文字列が見つかりました: %s\n", pos);
    } else {
        printf("部分文字列は見つかりませんでした\n");
    }
    return 0;
}

str1はstr2より辞書順で前です
部分文字列が見つかりました: World

#include <stdio.h>
int main(void) {
    char buffer[20];
    int n = 123;
    // sprintfはバッファサイズをチェックしないため危険
    sprintf(buffer, "Number: %d", n);
    printf("%s\n", buffer);
    // snprintfはバッファサイズを指定し安全
    snprintf(buffer, sizeof(buffer), "Number: %d", n);
    printf("%s\n", buffer);
    return 0;
}

Number: 123
Number: 123

#include <stdio.h>
int main(void) {
    char ch = 'A';  // 文字'A'のASCIIコードは65
    int code = (int)ch;  // 文字を整数に変換
    printf("文字: %c, ASCIIコード: %d\n", ch, code);
    int num = 66;
    char ch2 = (char)num;  // 整数を文字に変換
    printf("整数: %d, 対応する文字: %c\n", num, ch2);
    return 0;
}

文字: A, ASCIIコード: 65
整数: 66, 対応する文字: B

#include <stdio.h>
int main(void) {
    char digit = '7';
    int value = digit - '0';  // '7'のASCIIコード(55) - '0'(48) = 7
    printf("文字 '%c' の数値は %d です\n", digit, value);
    return 0;
}

文字 '7' の数値は 7 です

#include <stdio.h>
int main(void) {
    signed char s_char = -10;
    unsigned char u_char = 246;  // 246は符号なしcharの値
    int s_int = s_char;  // 符号拡張される
    int u_int = u_char;  // 0拡張される
    printf("signed char: %d -> int: %d\n", s_char, s_int);
    printf("unsigned char: %u -> int: %d\n", u_char, u_int);
    return 0;
}

signed char: -10 -> int: -10
unsigned char: 246 -> int: 246

#include <stdio.h>
int main(void) {
    signed char s_char = 127;
    s_char = s_char + 1;  // オーバーフロー
    printf("127 + 1 の結果: %d\n", s_char);  // -128になることが多い
    return 0;
}

127 + 1 の結果: -128

#include <stdio.h>
int main(void) {
    signed char s_char = -1;
    unsigned char u_char = (unsigned char)s_char;
    printf("signed char: %d\n", s_char);
    printf("unsigned charにキャスト後: %u\n", u_char);
    return 0;
}

signed char: -1
unsigned charにキャスト後: 255

#include <stdio.h>
int main(void) {
    char str[] = "Hello";
    char *ptr = str;
    printf("最初の文字: %c\n", *ptr);       // H
    printf("4バイト先の文字: %c\n", *(ptr + 4)); // o
    return 0;
}

最初の文字: H
4バイト先の文字: o

#include <stdio.h>
void printString(char *str) {
    if (str == NULL) {
        printf("文字列がNULLです\n");
        return;
    }
    printf("文字列: %s\n", str);
}
int main(void) {
    char *validStr = "Hello";
    char *nullStr = NULL;
    printString(validStr);
    printString(nullStr);
    return 0;
}

文字列: Hello
文字列がNULLです

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
int main(void) {
    char *buffer = (char *)malloc(20 * sizeof(char));  // 20バイト確保
    if (buffer == NULL) {
        printf("メモリ確保に失敗しました\n");
        return 1;
    }
    strcpy(buffer, "Hello, world!");
    printf("%s\n", buffer);
    free(buffer);  // メモリ解放
    return 0;
}

Hello, world!

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
int main(void) {
    char *buffer = (char *)malloc(10);
    if (buffer == NULL) {
        printf("メモリ確保失敗\n");
        return 1;
    }
    strcpy(buffer, "Hello");
    printf("元の文字列: %s\n", buffer);
    char *new_buffer = (char *)realloc(buffer, 20);
    if (new_buffer == NULL) {
        printf("再割当失敗\n");
        free(buffer);  // 元のメモリは解放する
        return 1;
    }
    buffer = new_buffer;
    strcat(buffer, ", world!");
    printf("拡張後の文字列: %s\n", buffer);
    free(buffer);
    return 0;
}

元の文字列: Hello
拡張後の文字列: Hello, world!

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int safe_strcpy(char *dest, size_t dest_size, const char *src) {
    size_t src_len = strlen(src);
    if (src_len + 1 > dest_size) { // +1はヌル文字分
        return -1;                 // コピー不可
    }
    strcpy(dest, src);
    return 0; // 成功
}
int main(void) {
    char buffer[5];
    const char *input = "HelloWorld";
    // 安全なコピーを試みる(bufferのサイズは5なので、"HelloWorld"はコピーできない)
    if (safe_strcpy(buffer, sizeof(buffer), input) == 0) {
        printf("コピー成功: %s\n", buffer);
    } else {
        printf("コピー失敗: バッファサイズ不足\n");
    }
    return 0;
}

コピー失敗: バッファサイズ不足

#include <stdio.h>
#include <locale.h>
int main(void) {
    // ロケールを日本語(UTF-8)に設定
    if (setlocale(LC_ALL, "ja_JP.UTF-8") == NULL) {
        printf("ロケール設定に失敗しました\n");
        return 1;
    }
    printf("ロケール設定成功\n");
    return 0;
}

ロケール設定成功

#include <stdio.h>
#include <wchar.h>
#include <locale.h>
int main(void) {
    setlocale(LC_ALL, "ja_JP.UTF-8");
    wchar_t wstr[] = L"こんにちは";
    wprintf(L"ワイド文字列: %ls\n", wstr);
    wprintf(L"文字数: %zu\n", wcslen(wstr));
    return 0;
}

ワイド文字列: こんにちは
文字数: 5

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(void) {
    FILE *fp = fopen("sample.bin", "wb");
    if (fp == NULL) {
        perror("ファイルオープン失敗");
        return 1;
    }
    char data[] = {0x01, 0x02, 0x03, 0x04};
    size_t written = fwrite(data, sizeof(char), sizeof(data), fp);
    printf("書き込んだバイト数: %zu\n", written);
    fclose(fp);
    // 読み込み
    fp = fopen("sample.bin", "rb");
    if (fp == NULL) {
        perror("ファイルオープン失敗");
        return 1;
    }
    char buffer[4];
    size_t read = fread(buffer, sizeof(char), sizeof(buffer), fp);
    printf("読み込んだバイト数: %zu\n", read);
    for (size_t i = 0; i < read; i++) {
        printf("buffer[%zu] = 0x%02X\n", i, (unsigned char)buffer[i]);
    }
    fclose(fp);
    return 0;
}

書き込んだバイト数: 4
読み込んだバイト数: 4
buffer[0] = 0x01
buffer[1] = 0x02
buffer[2] = 0x03
buffer[3] = 0x04

#include <stdio.h>
int main(void) {
    unsigned char byte = 0b10101100;
    // 3ビット目(0始まり)を取り出す
    unsigned char bit3 = (byte >> 3) & 0x01;
    printf("3ビット目の値: %u\n", bit3);
    // 下位4ビットをマスク
    unsigned char lower4 = byte & 0x0F;
    printf("下位4ビット: 0x%X\n", lower4);
    return 0;
}

3ビット目の値: 1
下位4ビット: 0xC

#include <stdio.h>
typedef struct {
    unsigned int flag1 : 1;
    unsigned int flag2 : 2;
    unsigned int flag3 : 3;
} BitField;
int main(void) {
    BitField bf = {1, 3, 5};
    printf("flag1: %u\n", bf.flag1);
    printf("flag2: %u\n", bf.flag2);
    printf("flag3: %u\n", bf.flag3);
    return 0;
}

flag1: 1
flag2: 3
flag3: 5

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main(void) {
    // 受信データの例(仮想)
    char recv_buffer[1024];
    strcpy(recv_buffer, "GET /index.html HTTP/1.1\r\nHost: example.com\r\n\r\n");
    printf("受信データ:\n%s\n", recv_buffer);
    // ヘッダの解析などにchar配列を利用
    if (strncmp(recv_buffer, "GET", 3) == 0) {
        printf("GETリクエストを受信しました\n");
    }
    return 0;
}

受信データ:
GET /index.html HTTP/1.1
Host: example.com
GETリクエストを受信しました

char *str = "Hello";  // 警告が出る場合あり
const char *cstr = "Hello";  // 安全な書き方

char str[4] = "Hello";  // エラーまたは警告(サイズ不足)

ulimit -c unlimited

gdb ./a.out core

(gdb) bt
#0  0x00005555555546a7 in main () at sample.c:15
...

valgrind --leak-check=full ./a.out

==12345== Invalid write of size 1
==12345==    at 0x4005F4: main (sample.c:10)
==12345==  Address 0x5204040 is 0 bytes after a block of size 10 alloc'd

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
int main(void) {
    int8_t s_val = -100;
    uint8_t u_val = 200;
    printf("int8_tの値: %d\n", s_val);
    printf("uint8_tの値: %u\n", u_val);
    return 0;
}

int8_tの値: -100
uint8_tの値: 200

char16_tのサイズ: 2 バイト
char32_tのサイズ: 4 バイト