【C言語】ポインタを使った文字列操作について解説

2023-07-152024-07-24

この記事では、C言語におけるポインタを使った文字列操作について詳しく解説します。

文字列のコピーや連結、長さの取得、比較などの基本的な操作を学ぶことで、プログラムをより効率的に作成できるようになります。

また、動的メモリ管理の重要性や、ポインタを使うことで得られる利点についても触れます。

初心者の方でも理解しやすい内容になっていますので、ぜひ最後まで読んでみてください。

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ポインタを使った文字列操作

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。

ポインタを使うことで、これらの文字列を効率的に操作することができます。

ここでは、ポインタを使った文字列のコピー、連結、長さ取得、比較について詳しく解説します。

文字列のコピー

文字列をコピーするためには、strcpy関数を使用するのが一般的です。

この関数は、ソース文字列をデスティネーションにコピーします。

strcpy関数の使用

以下は、strcpy関数を使った文字列コピーの例です。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
    char source[] = "Hello, World!";
    char destination[50]; // コピー先の配列を用意
    // strcpy関数を使って文字列をコピー
    strcpy(destination, source);
    printf("コピーした文字列: %s\n", destination); // 出力: Hello, World!
    return 0;
}

このコードでは、sourceからdestinationに文字列をコピーしています。

destinationのサイズは十分に大きくする必要があります。

自作の文字列コピー関数

strcpy関数を使わずに、自分で文字列コピー関数を作成することもできます。

以下はその例です。

#include <stdio.h>
void my_strcpy(char *dest, const char *src) {
    while (*src != '\0') { // ソースの終端までループ
        *dest = *src; // 文字をコピー
        dest++;
        src++;
    }
    *dest = '\0'; // 終端文字を追加
}
int main() {
    char source[] = "Hello, World!";
    char destination[50];
    my_strcpy(destination, source); // 自作関数を使用
    printf("コピーした文字列: %s\n", destination); // 出力: Hello, World!
    return 0;
}

この自作関数my_strcpyは、ポインタを使って文字列をコピーします。

文字列の連結

文字列を連結するためには、strcat関数を使用します。

この関数は、デスティネーションの末尾にソース文字列を追加します。

strcat関数の使用

以下は、strcat関数を使った文字列連結の例です。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
    char str1[50] = "Hello, ";
    char str2[] = "World!";
    // strcat関数を使って文字列を連結
    strcat(str1, str2);
    printf("連結した文字列: %s\n", str1); // 出力: Hello, World!
    return 0;
}

このコードでは、str1の末尾にstr2を追加しています。

自作の文字列連結関数

自分で文字列連結関数を作成することも可能です。

以下はその例です。

#include <stdio.h>
void my_strcat(char *dest, const char *src) {
    while (*dest != '\0') { // デスティネーションの終端までループ
        dest++;
    }
    while (*src != '\0') { // ソースの文字をデスティネーションに追加
        *dest = *src;
        dest++;
        src++;
    }
    *dest = '\0'; // 終端文字を追加
}
int main() {
    char str1[50] = "Hello, ";
    char str2[] = "World!";
    my_strcat(str1, str2); // 自作関数を使用
    printf("連結した文字列: %s\n", str1); // 出力: Hello, World!
    return 0;
}

この自作関数my_strcatは、ポインタを使って文字列を連結します。

文字列の長さ取得

文字列の長さを取得するためには、strlen関数を使用します。

この関数は、文字列の終端までの文字数を返します。

strlen関数の使用

以下は、strlen関数を使った文字列長取得の例です。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
    char str[] = "Hello, World!";
    
    // strlen関数を使って文字列の長さを取得
    size_t length = strlen(str);
    printf("文字列の長さ: %zu\n", length); // 出力: 13
    return 0;
}

このコードでは、strの長さを取得し、出力しています。

自作の文字列長取得関数

自分で文字列の長さを取得する関数を作成することもできます。

以下はその例です。

#include <stdio.h>
size_t my_strlen(const char *str) {
    const char *s = str; // ポインタを使って文字列を走査
    while (*s != '\0') {
        s++;
    }
    return s - str; // 開始位置からの差を返す
}
int main() {
    char str[] = "Hello, World!";
    
    size_t length = my_strlen(str); // 自作関数を使用
    printf("文字列の長さ: %zu\n", length); // 出力: 13
    return 0;
}

この自作関数my_strlenは、ポインタを使って文字列の長さを計算します。

文字列の比較

文字列を比較するためには、strcmp関数を使用します。

この関数は、二つの文字列を比較し、結果を返します。

strcmp関数の使用

以下は、strcmp関数を使った文字列比較の例です。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
    char str1[] = "Hello";
    char str2[] = "World";
    // strcmp関数を使って文字列を比較
    int result = strcmp(str1, str2);
    if (result < 0) {
        printf("'%s' は '%s' より小さい\n", str1, str2);
    } else if (result > 0) {
        printf("'%s' は '%s' より大きい\n", str1, str2);
    } else {
        printf("'%s' は '%s' と等しい\n", str1, str2);
    }
    return 0;
}

このコードでは、str1とstr2を比較し、その結果を出力しています。

自作の文字列比較関数

自分で文字列比較関数を作成することも可能です。

以下はその例です。

#include <stdio.h>
int my_strcmp(const char *str1, const char *str2) {
    while (*str1 != '\0' && *str2 != '\0') {
        if (*str1 != *str2) {
            return *str1 - *str2; // 文字が異なればその差を返す
        }
        str1++;
        str2++;
    }
    return *str1 - *str2; // 終端文字で比較
}
int main() {
    char str1[] = "Hello";
    char str2[] = "World";
    int result = my_strcmp(str1, str2); // 自作関数を使用
    if (result < 0) {
        printf("'%s' は '%s' より小さい\n", str1, str2);
    } else if (result > 0) {
        printf("'%s' は '%s' より大きい\n", str1, str2);
    } else {
        printf("'%s' は '%s' と等しい\n", str1, str2);
    }
    return 0;
}

この自作関数my_strcmpは、ポインタを使って文字列を比較します。

以上のように、C言語ではポインタを使って文字列を効率的に操作することができます。

これらの基本的な操作を理解することで、より複雑な文字列処理を行うための基礎を築くことができます。

ポインタと動的メモリ管理

C言語では、ポインタを使って動的にメモリを確保することができます。

これにより、プログラムの実行中に必要なメモリを柔軟に管理できるようになります。

特に文字列操作においては、動的メモリ管理が非常に重要です。

動的メモリの確保

動的メモリを確保するためには、malloc関数を使用します。

mallocは、指定したバイト数のメモリを確保し、その先頭アドレスを返します。

確保したメモリは、使用が終わったらfree関数を使って解放する必要があります。

mallocとfreeの使い方

以下は、mallocとfreeを使ったサンプルコードです。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
    // 10文字分のメモリを動的に確保
    char *str = (char *)malloc(10 * sizeof(char));
    
    if (str == NULL) {
        // メモリ確保に失敗した場合
        printf("メモリの確保に失敗しました。\n");
        return 1;
    }
    // 確保したメモリに文字列を代入
    strcpy(str, "Hello");
    printf("文字列: %s\n", str);
    // 確保したメモリを解放
    free(str);
    return 0;
}

このコードでは、10バイトのメモリを確保し、Helloという文字列を代入しています。

最後に、freeを使ってメモリを解放しています。