[C言語] 関数に配列を渡して値を書き換える方法を解説

Q: 配列を関数に渡す際のエラーを防ぐには？

配列を関数に渡す際のエラーを防ぐためには、以下の点に注意することが重要です。 正しいサイズを渡す : 配列のサイズを正確に計算し、関数に渡すようにします。 ポインタの使用 : 配列の先頭アドレスをポインタとして渡し、関数内で正しく操作します。 範囲外アクセスの防止 : 配列の範囲外にアクセスしないように、ループの条件を正しく設定します。

Q: 配列とポインタの違いは何ですか？

配列とポインタは似ていますが、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。 ポインタを使う場合は、サイズを別途管理する必要があります。 操作方法 : 配列名は配列の先頭アドレスを指しますが、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。

C言語では、配列を関数に渡す際に配列の先頭アドレスが渡されます。これにより、関数内で配列の要素を直接書き換えることが可能です。

関数の引数として配列を指定する際には、配列の型とサイズを指定する必要はなく、ポインタとして渡されます。

例えば、void modifyArray(int arr[], int size)のように関数を定義し、関数内でarr[i] = newValueとすることで、元の配列の値を変更できます。

この特性を利用することで、効率的にデータを操作することができます。

この記事でわかること

配列のアドレスを関数に渡す方法とその重要性
ポインタを使った配列の値の書き換え方法
多次元配列や動的メモリ割り当ての活用法
配列のソートやフィルタリングの実践的な手法

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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、配列のアドレスを渡す方法や、ポインタを使った受け取り方について詳しく解説します。

配列のアドレスを渡す

配列を関数に渡す際には、配列の先頭アドレスを渡すことが一般的です。

配列名自体が配列の先頭アドレスを指しているため、特別な操作をしなくても関数に渡すことができます。

#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]);
    
    // 配列のアドレスを渡す
    printArray(numbers, size);
    
    return 0;
}

1 2 3 4 5

この例では、numbersという配列の先頭アドレスをprintArray関数に渡しています。

関数内で配列の要素を表示しています。

配列の要素数を渡す必要性

配列を関数に渡す際には、配列の要素数も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が自動的に渡されないため、関数内で配列のサイズを知るためには、要素数を引数として渡す必要があります。

ポインタを使った配列の受け取り方

関数で配列を受け取る際には、ポインタを使って受け取ります。

配列名は配列の先頭アドレスを指しているため、ポインタを使うことで配列の要素にアクセスできます。

#include <stdio.h>
// 配列の要素を2倍にする関数
void doubleArray(int *array, int size) {
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        array[i] *= 2;
    }
}
int main() {
    int numbers[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int size = sizeof(numbers) / sizeof(numbers[0]);
    
    // 配列のアドレスを渡して要素を2倍にする
    doubleArray(numbers, size);
    
    // 結果を表示
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        printf("%d ", numbers[i]);
    }
    printf("\n");
    
    return 0;
}

2 4 6 8 10

この例では、doubleArray関数で配列の各要素を2倍にしています。

ポインタを使って配列の要素を直接操作しています。

配列の値を書き換える方法

C言語では、配列の値を関数内で書き換えることができます。

ここでは、ポインタを使った値の書き換えや、関数内での配列操作について詳しく解説します。

ポインタを使った値の書き換え

配列の値を変更する際には、ポインタを使うことで直接配列の要素にアクセスし、値を変更することができます。

ポインタを使うことで、関数内で配列の要素を効率的に操作できます。

#include <stdio.h>
// 配列の要素を3倍にする関数
void tripleArray(int *array, int size) {
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        *(array + i) *= 3; // ポインタを使って値を変更
    }
}
int main() {
    int numbers[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int size = sizeof(numbers) / sizeof(numbers[0]);
    
    // 配列のアドレスを渡して要素を3倍にする
    tripleArray(numbers, size);
    
    // 結果を表示
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        printf("%d ", numbers[i]);
    }
    printf("\n");
    
    return 0;
}

3 6 9 12 15

この例では、tripleArray関数でポインタを使って配列の各要素を3倍にしています。

関数内での配列の操作

関数内で配列を操作する際には、配列のアドレスを渡すことで、関数内で直接配列の要素を変更することができます。

これにより、関数外でも変更が反映されます。

#include <stdio.h>
// 配列の要素を負の値にする関数
void negateArray(int *array, int size) {
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        array[i] = -array[i];
    }
}
int main() {
    int numbers[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int size = sizeof(numbers) / sizeof(numbers[0]);
    
    // 配列のアドレスを渡して要素を負の値にする
    negateArray(numbers, size);
    
    // 結果を表示
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        printf("%d ", numbers[i]);
    }
    printf("\n");
    
    return 0;
}

-1 -2 -3 -4 -5

この例では、negateArray関数で配列の各要素を負の値にしています。

ループを使った配列の更新

配列の要素を更新する際には、ループを使って効率的に操作することができます。

ループを使うことで、配列の全ての要素に対して同じ操作を簡単に適用できます。

#include <stdio.h>
// 配列の要素をインクリメントする関数
void incrementArray(int *array, int size) {
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        array[i]++;
    }
}
int main() {
    int numbers[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int size = sizeof(numbers) / sizeof(numbers[0]);
    
    // 配列のアドレスを渡して要素をインクリメントする
    incrementArray(numbers, size);
    
    // 結果を表示
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        printf("%d ", numbers[i]);
    }
    printf("\n");
    
    return 0;
}

2 3 4 5 6

この例では、incrementArray関数で配列の各要素を1ずつ増やしています。

配列の要素を変更する際の注意点

配列の要素を変更する際には、以下の点に注意が必要です。

配列の範囲を超えない: 配列の範囲外にアクセスすると、未定義の動作を引き起こす可能性があります。
ポインタの正しい使用: ポインタを使う際には、正しいアドレスを指していることを確認する必要があります。
配列のサイズを確認: 配列のサイズを正しく把握し、ループの範囲を設定することが重要です。

これらの注意点を守ることで、安全に配列の要素を変更することができます。

応用例

配列の操作はC言語プログラミングにおいて非常に重要です。

ここでは、文字列配列の操作、多次元配列の書き換え、動的メモリ割り当て、配列のソートとフィルタリングについて解説します。

文字列配列の操作

文字列は文字の配列として扱われます。

文字列配列を操作することで、文字列の結合や変更が可能です。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
// 文字列を大文字に変換する関数
void toUpperCase(char *str) {
    for (int i = 0; str[i] != '\0'; i++) {
        if (str[i] >= 'a' && str[i] <= 'z') {
            str[i] = str[i] - ('a' - 'A');
        }
    }
}
int main() {
    char greeting[] = "hello, world!";
    
    // 文字列を大文字に変換
    toUpperCase(greeting);
    
    // 結果を表示
    printf("%s\n", greeting);
    
    return 0;
}

HELLO, WORLD!

この例では、toUpperCase関数で文字列を大文字に変換しています。

多次元配列の書き換え

多次元配列は、行列のようにデータを格納するのに便利です。

多次元配列の要素を変更することで、データの操作が可能です。

#include <stdio.h>
// 行列の要素を2倍にする関数
void doubleMatrix(int matrix[2][3]) {
    for (int i = 0; i < 2; i++) {
        for (int j = 0; j < 3; j++) {
            matrix[i][j] *= 2;
        }
    }
}
int main() {
    int matrix[2][3] = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}};
    
    // 行列の要素を2倍にする
    doubleMatrix(matrix);
    
    // 結果を表示
    for (int i = 0; i < 2; i++) {
        for (int j = 0; j < 3; j++) {
            printf("%d ", matrix[i][j]);
        }
        printf("\n");
    }
    
    return 0;
}

2 4 6 
8 10 12

この例では、doubleMatrix関数で多次元配列の各要素を2倍にしています。

配列の動的メモリ割り当て

動的メモリ割り当てを使うことで、実行時に配列のサイズを決定することができます。

malloc関数を使ってメモリを確保し、free関数で解放します。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
// 配列の要素を初期化する関数
void initializeArray(int *array, int size) {
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        array[i] = i + 1;
    }
}
int main() {
    int size = 5;
    int *numbers = (int *)malloc(size * sizeof(int));
    
    if (numbers == NULL) {
        printf("メモリの割り当てに失敗しました。\n");
        return 1;
    }
    
    // 配列を初期化
    initializeArray(numbers, size);
    
    // 結果を表示
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        printf("%d ", numbers[i]);
    }
    printf("\n");
    
    // メモリを解放
    free(numbers);
    
    return 0;
}

1 2 3 4 5

この例では、mallocを使って動的にメモリを割り当て、initializeArray関数で配列を初期化しています。

配列のソートとフィルタリング

配列のソートやフィルタリングは、データの整理や特定の条件に基づくデータの抽出に役立ちます。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
// 配列を昇順にソートする関数
int compare(const void *a, const void *b) {
    return (*(int *)a - *(int *)b);
}
int main() {
    int numbers[] = {5, 2, 9, 1, 5, 6};
    int size = sizeof(numbers) / sizeof(numbers[0]);
    
    // 配列をソート
    qsort(numbers, size, sizeof(int), compare);
    
    // 結果を表示
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        printf("%d ", numbers[i]);
    }
    printf("\n");
    
    return 0;
}