ポインタ

[C言語] ポインタを使った文字列操作について解説

2025-04-15更新日: 2025-04-15

C言語では、文字列は実際には文字の配列として扱われます。ポインタを使用することで、文字列の操作が効率的に行えます。

文字列は通常、char型の配列として宣言され、ポインタを使ってその先頭アドレスを指し示します。

ポインタを使うことで、文字列の各文字にアクセスしたり、文字列をコピーしたり、結合したりすることが可能です。

例えば、strcpy関数やstrcat関数はポインタを利用して文字列を操作します。

ポインタを使った文字列操作は、メモリ管理やパフォーマンスの観点からも重要です。

目次から探す
  1. ポインタを使った文字列操作の基本
  2. ポインタ演算と文字列
  3. メモリ管理とポインタ
  4. 応用例
  5. まとめ

ポインタを使った文字列操作の基本

ポインタを使った文字列操作は、C言語において非常に重要な技術です。

ここでは、文字列の基本的な操作について解説します。

文字列の長さを計算する

文字列の長さを計算するには、ポインタを使って文字列の終端まで移動し、その距離を測定します。

以下にサンプルコードを示します。

#include <stdio.h>
// 文字列の長さを計算する関数
int stringLength(const char *str) {
    const char *p = str;
    while (*p != '
#include <stdio.h>
// 文字列の長さを計算する関数
int stringLength(const char *str) {
const char *p = str;
while (*p != '\0') {
p++;
}
return p - str;
}
int main() {
const char *text = "こんにちは";
printf("文字列の長さ: %d\n", stringLength(text));
return 0;
}
') {
        p++;
    }
    return p - str;
}
int main() {
    const char *text = "こんにちは";
    printf("文字列の長さ: %d\n", stringLength(text));
    return 0;
}
文字列の長さ: 5

このコードでは、ポインタpを使って文字列の終端まで移動し、開始位置からの距離を計算しています。

文字列のコピー

文字列をコピーするには、ポインタを使って一文字ずつコピー先に移動します。

以下にサンプルコードを示します。

#include <stdio.h>
// 文字列をコピーする関数
void stringCopy(char *dest, const char *src) {
    while (*src != '
#include <stdio.h>
// 文字列をコピーする関数
void stringCopy(char *dest, const char *src) {
while (*src != '\0') {
*dest = *src;
dest++;
src++;
}
*dest = '\0'; // 終端文字を追加
}
int main() {
const char *original = "こんにちは";
char copy[20];
stringCopy(copy, original);
printf("コピーされた文字列: %s\n", copy);
return 0;
}
') {
        *dest = *src;
        dest++;
        src++;
    }
    *dest = '
#include <stdio.h>
// 文字列をコピーする関数
void stringCopy(char *dest, const char *src) {
while (*src != '\0') {
*dest = *src;
dest++;
src++;
}
*dest = '\0'; // 終端文字を追加
}
int main() {
const char *original = "こんにちは";
char copy[20];
stringCopy(copy, original);
printf("コピーされた文字列: %s\n", copy);
return 0;
}
'; // 終端文字を追加
}
int main() {
    const char *original = "こんにちは";
    char copy[20];
    stringCopy(copy, original);
    printf("コピーされた文字列: %s\n", copy);
    return 0;
}
コピーされた文字列: こんにちは

このコードでは、srcからdestに一文字ずつコピーし、最後に終端文字を追加しています。

文字列の結合

文字列を結合するには、最初の文字列の終端にポインタを移動し、次に結合する文字列をコピーします。

以下にサンプルコードを示します。

#include <stdio.h>
// 文字列を結合する関数
void stringConcat(char *dest, const char *src) {
    while (*dest != '
#include <stdio.h>
// 文字列を結合する関数
void stringConcat(char *dest, const char *src) {
while (*dest != '\0') {
dest++;
}
while (*src != '\0') {
*dest = *src;
dest++;
src++;
}
*dest = '\0'; // 終端文字を追加
}
int main() {
char greeting[30] = "こんにちは";
const char *addition = " 世界";
stringConcat(greeting, addition);
printf("結合された文字列: %s\n", greeting);
return 0;
}
') {
        dest++;
    }
    while (*src != '
#include <stdio.h>
// 文字列を結合する関数
void stringConcat(char *dest, const char *src) {
while (*dest != '\0') {
dest++;
}
while (*src != '\0') {
*dest = *src;
dest++;
src++;
}
*dest = '\0'; // 終端文字を追加
}
int main() {
char greeting[30] = "こんにちは";
const char *addition = " 世界";
stringConcat(greeting, addition);
printf("結合された文字列: %s\n", greeting);
return 0;
}
') {
        *dest = *src;
        dest++;
        src++;
    }
    *dest = '
#include <stdio.h>
// 文字列を結合する関数
void stringConcat(char *dest, const char *src) {
while (*dest != '\0') {
dest++;
}
while (*src != '\0') {
*dest = *src;
dest++;
src++;
}
*dest = '\0'; // 終端文字を追加
}
int main() {
char greeting[30] = "こんにちは";
const char *addition = " 世界";
stringConcat(greeting, addition);
printf("結合された文字列: %s\n", greeting);
return 0;
}
'; // 終端文字を追加
}
int main() {
    char greeting[30] = "こんにちは";
    const char *addition = " 世界";
    stringConcat(greeting, addition);
    printf("結合された文字列: %s\n", greeting);
    return 0;
}
結合された文字列: こんにちは 世界

このコードでは、destの終端にsrcをコピーし、文字列を結合しています。

文字列の比較

文字列を比較するには、ポインタを使って一文字ずつ比較します。

以下にサンプルコードを示します。

#include <stdio.h>
// 文字列を比較する関数
int stringCompare(const char *str1, const char *str2) {
    while (*str1 != '
#include <stdio.h>
// 文字列を比較する関数
int stringCompare(const char *str1, const char *str2) {
while (*str1 != '\0' && *str1 == *str2) {
str1++;
str2++;
}
return *str1 - *str2;
}
int main() {
const char *text1 = "こんにちは";
const char *text2 = "こんばんは";
int result = stringCompare(text1, text2);
if (result == 0) {
printf("文字列は同じです。\n");
} else if (result < 0) {
printf("text1はtext2より小さいです。\n");
} else {
printf("text1はtext2より大きいです。\n");
}
return 0;
}
' && *str1 == *str2) {
        str1++;
        str2++;
    }
    return *str1 - *str2;
}
int main() {
    const char *text1 = "こんにちは";
    const char *text2 = "こんばんは";
    int result = stringCompare(text1, text2);
    if (result == 0) {
        printf("文字列は同じです。\n");
    } else if (result < 0) {
        printf("text1はtext2より小さいです。\n");
    } else {
        printf("text1はtext2より大きいです。\n");
    }
    return 0;
}
text1はtext2より小さいです。

このコードでは、str1とstr2を一文字ずつ比較し、異なる文字が見つかるか、終端に達するまでループします。

結果は文字の差として返されます。

ポインタ演算と文字列

ポインタ演算は、文字列操作において非常に強力なツールです。

ここでは、ポインタのインクリメントとデクリメント、文字列の逆順、部分文字列の抽出について解説します。

ポインタのインクリメントとデクリメント

ポインタのインクリメントとデクリメントは、文字列内の文字を順次操作するために使用されます。

以下にサンプルコードを示します。

#include <stdio.h>
int main() {
    const char *text = "こんにちは";
    const char *p = text;
    // ポインタのインクリメント
    while (*p != '
#include <stdio.h>
int main() {
const char *text = "こんにちは";
const char *p = text;
// ポインタのインクリメント
while (*p != '\0') {
printf("%c ", *p);
p++;
}
printf("\n");
// ポインタのデクリメント
while (p != text) {
p--;
printf("%c ", *p);
}
printf("\n");
return 0;
}
') {
        printf("%c ", *p);
        p++;
    }
    printf("\n");
    // ポインタのデクリメント
    while (p != text) {
        p--;
        printf("%c ", *p);
    }
    printf("\n");
    return 0;
}
こ ん に ち は 
は ち に ん こ

このコードでは、ポインタpをインクリメントして文字列を順に表示し、デクリメントして逆順に表示しています。

ポインタを使った文字列の逆順

ポインタを使って文字列を逆順に表示する方法を示します。

以下にサンプルコードを示します。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
// 文字列を逆順に表示する関数
void reverseString(const char *str) {
    const char *end = str + strlen(str) - 1;
    while (end >= str) {
        printf("%c", *end);
        end--;
    }
    printf("\n");
}
int main() {
    const char *text = "こんにちは";
    printf("逆順の文字列: ");
    reverseString(text);
    return 0;
}
逆順の文字列: はちにんこ

このコードでは、文字列の終端から開始位置までポインタをデクリメントしながら文字を表示しています。

ポインタによる部分文字列の抽出

ポインタを使って文字列の一部を抽出する方法を示します。

以下にサンプルコードを示します。

#include <stdio.h>
// 部分文字列を抽出する関数
void substring(const char *source, char *dest, int start, int length) {
    const char *p = source + start;
    while (length > 0 && *p != '
#include <stdio.h>
// 部分文字列を抽出する関数
void substring(const char *source, char *dest, int start, int length) {
const char *p = source + start;
while (length > 0 && *p != '\0') {
*dest = *p;
dest++;
p++;
length--;
}
*dest = '\0'; // 終端文字を追加
}
int main() {
const char *text = "こんにちは世界";
char sub[10];
substring(text, sub, 5, 2); // "世界"を抽出
printf("部分文字列: %s\n", sub);
return 0;
}
') {
        *dest = *p;
        dest++;
        p++;
        length--;
    }
    *dest = '
#include <stdio.h>
// 部分文字列を抽出する関数
void substring(const char *source, char *dest, int start, int length) {
const char *p = source + start;
while (length > 0 && *p != '\0') {
*dest = *p;
dest++;
p++;
length--;
}
*dest = '\0'; // 終端文字を追加
}
int main() {
const char *text = "こんにちは世界";
char sub[10];
substring(text, sub, 5, 2); // "世界"を抽出
printf("部分文字列: %s\n", sub);
return 0;
}
'; // 終端文字を追加
}
int main() {
    const char *text = "こんにちは世界";
    char sub[10];
    substring(text, sub, 5, 2); // "世界"を抽出
    printf("部分文字列: %s\n", sub);
    return 0;
}
部分文字列: 世界

このコードでは、指定された開始位置から指定された長さの部分文字列を抽出し、destにコピーしています。

ポインタを使うことで、効率的に文字列の一部を操作できます。

メモリ管理とポインタ

C言語におけるメモリ管理は、ポインタを使った文字列操作において重要な要素です。

ここでは、動的メモリ確保、メモリリークの防止、ポインタのNULLチェックについて解説します。

動的メモリ確保と文字列

動的メモリ確保は、実行時に必要なメモリを確保するために使用されます。

以下に、文字列のための動的メモリ確保のサンプルコードを示します。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
int main() {
    const char *source = "こんにちは";
    // 文字列の長さに1を加えて、終端文字のためのメモリを確保
    char *copy = (char *)malloc(strlen(source) + 1);
    if (copy == NULL) {
        printf("メモリの確保に失敗しました。\n");
        return 1;
    }
    strcpy(copy, source);
    printf("コピーされた文字列: %s\n", copy);
    // メモリの解放
    free(copy);
    return 0;
}
コピーされた文字列: こんにちは

このコードでは、mallocを使って文字列のためのメモリを動的に確保し、strcpyで文字列をコピーしています。

使用後はfreeでメモリを解放します。

メモリリークを防ぐ方法

メモリリークは、確保したメモリを解放しないことで発生します。

以下に、メモリリークを防ぐためのポイントを示します。

  • 確保したメモリは必ずfreeで解放する。
  • 関数内で確保したメモリは、関数を抜ける前に解放する。
  • ポインタを再利用する際は、以前のメモリを解放してから新たに確保する。

これらのポイントを守ることで、メモリリークを防ぐことができます。

ポインタのNULLチェック

ポインタのNULLチェックは、メモリ確保の失敗や不正なアクセスを防ぐために重要です。

以下に、NULLチェックのサンプルコードを示します。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
    int *numbers = (int *)malloc(5 * sizeof(int));
    // NULLチェック
    if (numbers == NULL) {
        printf("メモリの確保に失敗しました。\n");
        return 1;
    }
    // メモリの使用例
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        numbers[i] = i * 10;
        printf("%d ", numbers[i]);
    }
    printf("\n");
    // メモリの解放
    free(numbers);
    return 0;
}
0 10 20 30 40

このコードでは、mallocでメモリを確保した後、NULLチェックを行っています。

NULLであればメモリ確保に失敗しているため、適切なエラーメッセージを表示し、プログラムを終了します。

これにより、不正なメモリアクセスを防ぐことができます。

応用例

ポインタを使った文字列操作は、さまざまな応用が可能です。

ここでは、文字列の検索アルゴリズム、トークン分割、フォーマット変換について解説します。

文字列の検索アルゴリズム

文字列の検索は、特定の文字列が他の文字列内に存在するかを確認する操作です。

以下に、簡単な文字列検索アルゴリズムのサンプルコードを示します。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
// 部分文字列を検索する関数
const char *stringSearch(const char *text, const char *pattern) {
    const char *p = text;
    size_t patternLength = strlen(pattern);
    while (*p != '
#include <stdio.h>
#include <string.h>
// 部分文字列を検索する関数
const char *stringSearch(const char *text, const char *pattern) {
const char *p = text;
size_t patternLength = strlen(pattern);
while (*p != '\0') {
if (strncmp(p, pattern, patternLength) == 0) {
return p; // パターンが見つかった位置を返す
}
p++;
}
return NULL; // 見つからなかった場合
}
int main() {
const char *text = "こんにちは世界";
const char *pattern = "世界";
const char *result = stringSearch(text, pattern);
if (result != NULL) {
printf("パターンが見つかりました: %s\n", result);
} else {
printf("パターンが見つかりませんでした。\n");
}
return 0;
}
') {
        if (strncmp(p, pattern, patternLength) == 0) {
            return p; // パターンが見つかった位置を返す
        }
        p++;
    }
    return NULL; // 見つからなかった場合
}
int main() {
    const char *text = "こんにちは世界";
    const char *pattern = "世界";
    const char *result = stringSearch(text, pattern);
    if (result != NULL) {
        printf("パターンが見つかりました: %s\n", result);
    } else {
        printf("パターンが見つかりませんでした。\n");
    }
    return 0;
}
パターンが見つかりました: 世界

このコードでは、strncmpを使って部分文字列を検索し、見つかった場合はその位置を返します。

文字列のトークン分割

文字列のトークン分割は、文字列を特定の区切り文字で分割する操作です。

以下に、トークン分割のサンプルコードを示します。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
// 文字列をトークンに分割する関数
void tokenizeString(char *text, const char *delimiter) {
    char *token = strtok(text, delimiter);
    while (token != NULL) {
        printf("トークン: %s\n", token);
        token = strtok(NULL, delimiter);
    }
}
int main() {
    char text[] = "こんにちは,世界,プログラミング";
    const char *delimiter = ",";
    tokenizeString(text, delimiter);
    return 0;
}
トークン: こんにちは
トークン: 世界
トークン: プログラミング

このコードでは、strtokを使って文字列をカンマで分割し、各トークンを表示しています。

文字列のフォーマット変換

文字列のフォーマット変換は、文字列の形式を変更する操作です。

以下に、フォーマット変換のサンプルコードを示します。

#include <stdio.h>
// 文字列を大文字に変換する関数
void toUpperCase(char *text) {
    while (*text != '
#include <stdio.h>
// 文字列を大文字に変換する関数
void toUpperCase(char *text) {
while (*text != '\0') {
if (*text >= 'a' && *text <= 'z') {
*text = *text - ('a' - 'A');
}
text++;
}
}
int main() {
char text[] = "hello world";
toUpperCase(text);
printf("大文字に変換された文字列: %s\n", text);
return 0;
}
') {
        if (*text >= 'a' && *text <= 'z') {
            *text = *text - ('a' - 'A');
        }
        text++;
    }
}
int main() {
    char text[] = "hello world";
    toUpperCase(text);
    printf("大文字に変換された文字列: %s\n", text);
    return 0;
}
大文字に変換された文字列: HELLO WORLD

このコードでは、文字列内の小文字を大文字に変換しています。

ポインタを使って文字列を操作することで、効率的にフォーマットを変更できます。

まとめ

ポインタを使った文字列操作は、C言語における強力な技術です。

この記事では、ポインタを使った文字列の基本操作から応用例、メモリ管理の重要性について解説しました。

ポインタを正しく理解し、活用することで、効率的なプログラムを作成することができます。

この記事を参考に、ポインタを使った文字列操作を実践し、さらなるスキルアップを目指してください。

2025-04-15更新日: 2025-04-15

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