[C言語] char*とcharの違いを徹底解説

C言語において、char*とcharは異なる型を表します。

charは単一の文字を格納するためのデータ型で、通常1バイトのメモリを使用します。

一方、char*は文字列や文字の配列を指すポインタ型です。

char*はメモリ上のアドレスを保持し、そのアドレスから始まる文字列を指し示します。

charは具体的な文字データを直接扱うのに対し、char*は文字列の先頭アドレスを指すことで文字列全体を操作するために使われます。

これにより、char*を用いると文字列の操作や動的メモリ管理が可能になります。

charとchar*の基本

charとは何か

charはC言語における基本的なデータ型の一つで、単一の文字を格納するために使用されます。

char型の変数は通常1バイトのメモリを使用し、ASCIIコードを用いて文字を表現します。

以下にchar型の変数を宣言し、文字を代入する例を示します。

#include <stdio.h>
int main() {
    char letter = 'A'; // 文字'A'を格納
    printf("文字: %c\n", letter);
    return 0;
}

文字: A

この例では、char型の変数letterに文字'A'を代入し、printf関数を用いてその文字を出力しています。

char*とは何か

char*は、文字列を扱うためのポインタ型です。

C言語では文字列は文字の配列として表現され、char*はその配列の先頭アドレスを指します。

以下にchar*を用いて文字列を扱う例を示します。

#include <stdio.h>
int main() {
    char* greeting = "こんにちは"; // 文字列を指すポインタ
    printf("挨拶: %s\n", greeting);
    return 0;
}

挨拶: こんにちは

この例では、char*型のポインタgreetingが文字列"こんにちは"を指しており、printf関数でその文字列を出力しています。

メモリにおけるcharとchar*の違い

charとchar*はメモリの使い方において大きな違いがあります。

以下の表にその違いをまとめます。

charは単一の文字を格納するために1バイトのメモリを使用しますが、char*は文字列の先頭アドレスを指すため、ポインタサイズ分のメモリを使用します。

これにより、char*は文字列全体を操作するのに適していますが、charは単一の文字を扱うのに適しています。

charとchar*の違い

データ型としての違い

charとchar*は、C言語におけるデータ型として異なる役割を持っています。

• char: 単一の文字を表現するためのデータ型です。

ASCIIコードを用いて文字を格納し、1バイトのメモリを使用します。

char型の変数は、文字リテラル(例：'A')を直接代入することができます。

• char*: 文字列を表現するためのポインタ型です。

文字列は文字の配列として扱われ、char*はその配列の先頭アドレスを指します。

文字列リテラル(例："Hello")はchar*型のポインタに代入されます。

メモリ使用量の違い

charとchar*は、メモリの使用量においても違いがあります。

• char: 1バイトのメモリを使用します。

これは、単一の文字を格納するために十分なサイズです。

• char*: ポインタサイズ分のメモリを使用します。

ポインタサイズは、システムのアーキテクチャに依存し、通常は32ビットシステムで4バイト、64ビットシステムで8バイトです。

char*は文字列の先頭アドレスを指すため、文字列の長さに応じて追加のメモリが必要です。

操作方法の違い

charとchar*は、操作方法にも違いがあります。

• charの操作: 単一の文字を扱うため、直接的な代入や比較が可能です。

例えば、char a = 'A';のように文字を代入し、if (a == 'A')のように比較することができます。

• char*の操作: 文字列を扱うため、文字列操作関数を使用します。

標準ライブラリの<string.h>に含まれる関数(例：strcpy、strcat、strcmp)を用いて文字列のコピー、結合、比較を行います。

以下に例を示します。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
    char* str1 = "Hello";
    char str2[10];
    
    // 文字列のコピー
    strcpy(str2, str1);
    printf("コピーされた文字列: %s\n", str2);
    
    // 文字列の比較
    if (strcmp(str1, str2) == 0) {
        printf("文字列は同じです。\n");
    } else {
        printf("文字列は異なります。\n");
    }
    
    return 0;
}

コピーされた文字列: Hello
文字列は同じです。

この例では、strcpy関数を用いてstr1の内容をstr2にコピーし、strcmp関数で文字列を比較しています。

char*を用いることで、文字列全体を簡単に操作することができます。

char*を使った文字列操作

char*を用いることで、C言語では文字列を柔軟に操作することができます。

ここでは、文字列の結合、コピー、比較について詳しく解説します。

文字列の結合

文字列の結合には、標準ライブラリの<string.h>に含まれるstrcat関数を使用します。

strcatは、指定した文字列を別の文字列の末尾に追加します。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
    char str1[20] = "Hello, ";
    char* str2 = "World!";
    
    // 文字列の結合
    strcat(str1, str2);
    printf("結合された文字列: %s\n", str1);
    
    return 0;
}

結合された文字列: Hello, World!

この例では、str1にstr2を結合し、結果として"Hello, World!"が出力されます。

str1のサイズは、結合後の文字列を格納できるように十分な大きさにしておく必要があります。

文字列のコピー

文字列のコピーには、strcpy関数を使用します。

strcpyは、指定した文字列を別の文字列にコピーします。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
    char* source = "C Programming";
    char destination[20];
    
    // 文字列のコピー
    strcpy(destination, source);
    printf("コピーされた文字列: %s\n", destination);
    
    return 0;
}

コピーされた文字列: C Programming

この例では、sourceの内容がdestinationにコピーされ、"C Programming"が出力されます。

destinationのサイズは、コピーする文字列を格納できるように十分な大きさにしておく必要があります。

文字列の比較

文字列の比較には、strcmp関数を使用します。

strcmpは、2つの文字列を比較し、同じであれば0を、異なれば非0の値を返します。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
    char* str1 = "apple";
    char* str2 = "orange";
    
    // 文字列の比較
    if (strcmp(str1, str2) == 0) {
        printf("文字列は同じです。\n");
    } else {
        printf("文字列は異なります。\n");
    }
    
    return 0;
}

文字列は異なります。

この例では、str1とstr2を比較し、異なる文字列であるため"文字列は異なります。"が出力されます。

strcmpは、文字列の辞書順での比較を行います。

char*の応用例

char*を用いることで、C言語ではさまざまな文字列操作を行うことができます。

ここでは、動的メモリ確保、関数による文字列の返却、文字列の分割と解析について解説します。

動的メモリ確保と文字列操作

動的メモリ確保を行うことで、実行時に必要なメモリを確保し、柔軟に文字列を操作することができます。

malloc関数を用いてメモリを確保し、strcpy関数で文字列をコピーする例を示します。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
int main() {
    char* source = "Dynamic Memory";
    char* destination;
    
    // 動的メモリの確保
    destination = (char*)malloc(strlen(source) + 1);
    if (destination == NULL) {
        printf("メモリの確保に失敗しました。\n");
        return 1;
    }
    
    // 文字列のコピー
    strcpy(destination, source);
    printf("コピーされた文字列: %s\n", destination);
    
    // メモリの解放
    free(destination);
    
    return 0;
}

コピーされた文字列: Dynamic Memory

この例では、mallocを用いてsourceの長さに応じたメモリを確保し、strcpyで文字列をコピーしています。

使用後はfreeでメモリを解放することが重要です。

関数による文字列の返却

関数から文字列を返す場合、動的メモリを使用することで、関数内で生成した文字列を返すことができます。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
// 文字列を返す関数
char* createGreeting(const char* name) {
    char* greeting = (char*)malloc(strlen(name) + 10);
    if (greeting == NULL) {
        return NULL;
    }
    sprintf(greeting, "Hello, %s!", name);
    return greeting;
}
int main() {
    char* greeting = createGreeting("Alice");
    if (greeting != NULL) {
        printf("%s\n", greeting);
        free(greeting);
    } else {
        printf("メモリの確保に失敗しました。\n");
    }
    
    return 0;
}

Hello, Alice!

この例では、createGreeting関数が動的にメモリを確保し、生成した文字列を返しています。

呼び出し元でfreeを用いてメモリを解放する必要があります。

文字列の分割と解析

文字列を特定の区切り文字で分割し、解析することができます。

strtok関数を用いて文字列を分割する例を示します。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
    char str[] = "apple,orange,banana";
    char* token;
    
    // 文字列の分割
    token = strtok(str, ",");
    while (token != NULL) {
        printf("トークン: %s\n", token);
        token = strtok(NULL, ",");
    }
    
    return 0;
}

トークン: apple
トークン: orange
トークン: banana

この例では、strtokを用いてカンマで区切られた文字列を分割し、各トークンを出力しています。

strtokは最初の呼び出しで分割対象の文字列を指定し、以降はNULLを指定して次のトークンを取得します。

よくある質問

まとめ

この記事では、C言語におけるcharとchar*の基本的な違いから、文字列操作の具体的な方法、さらには応用例までを詳しく解説しました。

charは単一の文字を扱うのに適しており、char*は文字列全体を操作するためのポインタとして利用されます。

これらの知識を活用して、より効率的なプログラムを作成するために、実際にコードを書いて試してみてください。