【C言語】関数の引数に配列をそのまま渡すにはどうしたらいい？

2023-09-232024-07-22

C言語でプログラムを作成する際、配列を関数に渡す方法や、関数から配列を返す方法を知っておくことは非常に重要です。

このガイドでは、配列を関数に渡す基本的な方法から、多次元配列の扱い方、さらには関数から配列を返す方法までをわかりやすく解説します。

初心者の方でも理解しやすいように、具体的なサンプルコードとその実行結果を交えながら説明していきますので、ぜひ参考にしてください。

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関数に配列を渡す方法

C言語では、関数に配列を渡す方法は非常に重要です。

配列を関数に渡すことで、同じデータセットを複数の関数で操作することが可能になります。

ここでは、配列の渡し方の基本から、具体的な関数の宣言方法までを詳しく解説します。

配列の渡し方の基本

配列の先頭アドレスを渡す

C言語では、配列そのものを関数に渡すことはできませんが、配列の先頭アドレスを渡すことができます。

配列の先頭アドレスを渡すことで、関数内で配列の要素にアクセスすることが可能になります。

例えば、以下のような配列があるとします。

int array[5] = {1, 2, 3, 4, 5};

この配列を関数に渡す場合、配列の先頭アドレスを渡します。

具体的には、以下のようにします。

void printArray(int *arr, int size) {
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n");
}
int main() {
    int array[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    printArray(array, 5);
    return 0;
}

この例では、printArray関数に配列の先頭アドレス(array)と配列のサイズ(5)を渡しています。

配列のサイズを渡す必要性

配列の先頭アドレスを渡すだけでは、配列のサイズがわかりません。

そのため、関数に配列を渡す際には、配列のサイズも一緒に渡す必要があります。

これにより、関数内で配列の全要素にアクセスすることができます。

上記の例でも、printArray関数に配列のサイズを渡すことで、ループを使って配列の全要素を出力しています。

配列を引数に取る関数の宣言方法

配列のポインタを引数に取る

配列を引数に取る関数を宣言する際には、配列のポインタを引数として指定します。

具体的には、以下のようにします。

void functionName(int *arr, int size);

この宣言では、int型のポインタ(int *arr)と配列のサイズ(int size)を引数に取る関数を定義しています。

配列のサイズを引数に取る

配列のサイズを引数に取ることで、関数内で配列の全要素にアクセスすることができます。

以下に、配列のサイズを引数に取る関数の例を示します。

void sumArray(int *arr, int size) {
    int sum = 0;
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        sum += arr[i];
    }
    printf("Sum of array elements: %d\n", sum);
}
int main() {
    int array[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    sumArray(array, 5);
    return 0;
}

この例では、sumArray関数に配列の先頭アドレス(array)と配列のサイズ(5)を渡しています。

関数内でループを使って配列の全要素を合計し、その結果を出力しています。

以上が、関数に配列を渡す基本的な方法と、具体的な関数の宣言方法です。

配列の先頭アドレスとサイズを適切に渡すことで、関数内で配列の全要素にアクセスし、操作することが可能になります。

多次元配列を関数に渡す方法

多次元配列の基本

多次元配列は、配列の中にさらに配列が含まれている構造を持つ配列です。

最も一般的な多次元配列は2次元配列で、行と列の形式でデータを格納します。

例えば、2次元配列は以下のように宣言します。

int matrix[3][4];

この例では、matrixは3行4列の2次元配列です。

各要素にアクセスするには、行と列のインデックスを指定します。

matrix[0][0] = 1; // 1行1列目の要素に1を代入
matrix[2][3] = 5; // 3行4列目の要素に5を代入

多次元配列を引数に取る関数の宣言方法

多次元配列を関数に渡す場合、関数の引数として配列のポインタを使用します。

2次元配列の場合、関数の宣言は以下のようになります。

void printMatrix(int rows, int cols, int matrix[rows][cols]);

この関数は、行数と列数、および2次元配列を引数に取ります。

関数の実装は以下のようになります。

#include <stdio.h>
void printMatrix(int rows, int cols, int matrix[rows][cols]) {
    for (int i = 0; i < rows; i++) {
        for (int j = 0; j < cols; j++) {
            printf("%d ", matrix[i][j]);
        }
        printf("\n");
    }
}

多次元配列を引数に取る関数の呼び出し

多次元配列を関数に渡す際には、配列の名前をそのまま渡します。

以下に、2次元配列を関数に渡す例を示します。

#include <stdio.h>
void printMatrix(int rows, int cols, int matrix[rows][cols]);
int main() {
    int matrix[3][4] = {
        {1, 2, 3, 4},
        {5, 6, 7, 8},
        {9, 10, 11, 12}
    };
    printMatrix(3, 4, matrix);
    return 0;
}

このプログラムを実行すると、以下のように出力されます。

1 2 3 4
5 6 7 8
9 10 11 12

このように、多次元配列を関数に渡す際には、配列のサイズ(行数と列数)を引数として渡すことが重要です。

これにより、関数内で配列の各要素に正しくアクセスできます。

配列を返す関数

配列を返す関数の基本

C言語では、関数から配列を直接返すことはできません。

これは、配列の名前が実際にはポインタであり、関数のスコープを超えるとそのポインタが無効になるためです。

しかし、ポインタを使って配列を返すことは可能です。

具体的には、動的メモリ確保を用いる方法と静的配列を返す方法があります。

動的メモリ確保を用いた配列の返却

動的メモリ確保を用いることで、関数内で確保したメモリを関数の外でも使用することができます。

以下にその例を示します。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
// 配列を返す関数
int* createArray(int size) {
    // 動的にメモリを確保
    int* array = (int*)malloc(size * sizeof(int));
    if (array == NULL) {
        printf("メモリの確保に失敗しました\n");
        exit(1);
    }
    // 配列に値を設定
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        array[i] = i * 2;
    }
    return array;
}
int main() {
    int size = 5;
    int* array = createArray(size);
    // 配列の内容を表示
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        printf("%d ", array[i]);
    }
    printf("\n");
    // メモリを解放
    free(array);
    return 0;
}

この例では、createArray関数が動的にメモリを確保し、そのポインタを返しています。

main関数では、このポインタを使って配列の内容を表示し、最後にメモリを解放しています。

静的配列を返す関数の注意点

静的配列を返す方法もありますが、いくつかの注意点があります。

静的配列は関数のスコープを超えても有効ですが、関数が再度呼び出されるとその内容が上書きされる可能性があります。

#include <stdio.h>
// 静的配列を返す関数
int* getStaticArray() {
    static int array[5];
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        array[i] = i * 3;
    }
    return array;
}
int main() {
    int* array = getStaticArray();
    // 配列の内容を表示
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        printf("%d ", array[i]);
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

この例では、getStaticArray関数が静的配列を返しています。

静的配列は関数のスコープを超えても有効であり、main関数でその内容を表示しています。

ただし、静的配列は関数が再度呼び出されると内容が上書きされるため、注意が必要です。