【C言語】標準ライブラリについて、初心者向けにわかりやすく解説

2023-06-222024-07-22

C言語のプログラミングを始めると、標準ライブラリという言葉をよく耳にするでしょう。

標準ライブラリは、プログラムを効率的に書くために用意された便利な関数の集まりです。

このガイドでは、標準ライブラリの基本から具体的な使い方までをわかりやすく解説します。

標準入出力、文字列操作、数学計算、メモリ管理、時間操作など、プログラミングに欠かせない機能を学び、実際のプログラムで活用できるようになることを目指します。

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標準ライブラリとは

C言語の標準ライブラリは、プログラミングを効率的に行うために提供されている一連の関数群です。

これらの関数は、ファイル操作、文字列操作、数学計算、メモリ管理など、さまざまな基本的な操作を簡単に実行できるように設計されています。

標準ライブラリを利用することで、プログラマーは自分で一から関数を作成する手間を省き、より効率的にプログラムを開発することができます。

標準ライブラリの概要

標準ライブラリは、C言語のプログラムでよく使われる基本的な機能を提供するために設計されています。

これには、以下のような機能が含まれます。

機能カテゴリ	説明
標準入出力	画面への出力やキーボードからの入力を扱う関数
文字列操作	文字列の長さを測ったり、文字列をコピーしたりする関数
数学計算	数学的な計算を行う関数
メモリ管理	動的にメモリを確保したり解放したりする関数
時間操作	現在の時間を取得したり、時間の差を計算したりする関数

これらの機能は、C言語のプログラムを作成する際に非常に役立ちます。

標準ライブラリの利点

標準ライブラリを利用することには多くの利点があります。

以下にその主な利点を挙げます。

再利用性: 標準ライブラリの関数は、すでにテストされており、信頼性が高いです。

これにより、プログラマーは自分で関数を作成する手間を省き、既存の関数を再利用することができます。

効率性: 標準ライブラリの関数は、効率的に動作するように最適化されています。

これにより、プログラムのパフォーマンスが向上します。

可読性: 標準ライブラリの関数を使用することで、コードの可読性が向上します。

関数名が直感的であるため、コードを読む人がその関数の役割を理解しやすくなります。

移植性: 標準ライブラリは、異なるプラットフォーム間で一貫して動作します。

これにより、プログラムの移植性が向上し、異なる環境でも同じコードを使用することができます。

標準ライブラリの構成

C言語の標準ライブラリは、いくつかのヘッダファイルに分かれています。

各ヘッダファイルには、特定の機能に関連する関数が定義されています。

以下に、主なヘッダファイルとその機能を示します。

ヘッダファイル	機能
stdio.h	標準入出力関数(printf, scanfなど)
string.h	文字列操作関数(strlen, strcpyなど)
math.h	数学関数(sqrt, powなど)
stdlib.h	標準ユーティリティ関数(malloc, free, randなど)
time.h	時間操作関数(time, difftimeなど)

これらのヘッダファイルをインクルードすることで、対応する関数をプログラム内で使用することができます。

例えば、標準入出力関数を使用する場合は、プログラムの先頭に以下のように記述します。

#include <stdio.h>

このようにして、標準ライブラリの関数を利用することで、効率的にプログラムを作成することができます。

標準入出力ライブラリ(stdio.h)

C言語の標準入出力ライブラリ(stdio.h)は、コンソールやファイルへの入出力操作を行うための関数を提供します。

このライブラリを使うことで、データの読み書きが簡単に行えます。

標準入出力関数の基本

標準入出力関数は、主にコンソールへのデータの表示や入力を行うために使用されます。

ここでは、代表的な関数であるprintf関数とscanf関数について解説します。

printf関数

printf関数は、指定した形式でデータをコンソールに表示するための関数です。

以下に基本的な使用例を示します。

#include <stdio.h>
int main() {
    int num = 10;
    float pi = 3.14;
    char str[] = "Hello, World!";
    // 整数の表示
    printf("整数: %d\n", num);
    // 浮動小数点数の表示
    printf("浮動小数点数: %.2f\n", pi);
    // 文字列の表示
    printf("文字列: %s\n", str);
    return 0;
}

このプログラムを実行すると、以下のような出力が得られます。

整数: 10
浮動小数点数: 3.14
文字列: Hello, World!

scanf関数

scanf関数は、コンソールからデータを入力するための関数です。

以下に基本的な使用例を示します。

#include <stdio.h>
int main() {
    int num;
    float pi;
    char str[50];
    // 整数の入力
    printf("整数を入力してください: ");
    scanf("%d", &num);
    // 浮動小数点数の入力
    printf("浮動小数点数を入力してください: ");
    scanf("%f", &pi);
    // 文字列の入力
    printf("文字列を入力してください: ");
    scanf("%s", str);
    // 入力されたデータの表示
    printf("入力された整数: %d\n", num);
    printf("入力された浮動小数点数: %.2f\n", pi);
    printf("入力された文字列: %s\n", str);
    return 0;
}

このプログラムを実行すると、ユーザーが入力したデータが表示されます。

ファイル操作

ファイル操作は、データをファイルに保存したり、ファイルからデータを読み取ったりするために使用されます。

ここでは、代表的な関数であるfopen関数とfclose関数、fread関数とfwrite関数、fprintf関数とfscanf関数について解説します。

fopen関数とfclose関数

fopen関数は、ファイルを開くための関数です。

fclose関数は、開いたファイルを閉じるための関数です。

以下に基本的な使用例を示します。

#include <stdio.h>
int main() {
    FILE *file;
    // ファイルを開く
    file = fopen("example.txt", "w");
    if (file == NULL) {
        printf("ファイルを開くことができませんでした。\n");
        return 1;
    }
    // ファイルにデータを書き込む
    fprintf(file, "Hello, World!\n");
    // ファイルを閉じる
    fclose(file);
    return 0;
}

このプログラムを実行すると、example.txtというファイルが作成され、その中にHello, World!という文字列が書き込まれます。

fread関数とfwrite関数

fread関数は、ファイルからデータを読み取るための関数です。

fwrite関数は、ファイルにデータを書き込むための関数です。

以下に基本的な使用例を示します。

#include <stdio.h>
int main() {
    FILE *file;
    char buffer[100];
    // ファイルを開く
    file = fopen("example.txt", "r");
    if (file == NULL) {
        printf("ファイルを開くことができませんでした。\n");
        return 1;
    }
    // ファイルからデータを読み取る
    fread(buffer, sizeof(char), 100, file);
    // 読み取ったデータを表示する
    printf("ファイルの内容: %s\n", buffer);
    // ファイルを閉じる
    fclose(file);
    return 0;
}

このプログラムを実行すると、example.txtファイルの内容がコンソールに表示されます。

fprintf関数とfscanf関数

fprintf関数は、指定した形式でデータをファイルに書き込むための関数です。

fscanf関数は、指定した形式でファイルからデータを読み取るための関数です。

以下に基本的な使用例を示します。

#include <stdio.h>
int main() {
    FILE *file;
    int num;
    float pi;
    char str[50];
    // ファイルを開く
    file = fopen("example.txt", "w");
    if (file == NULL) {
        printf("ファイルを開くことができませんでした。\n");
        return 1;
    }
    // ファイルにデータを書き込む
    fprintf(file, "%d %.2f %s\n", 10, 3.14, "Hello");
    // ファイルを閉じる
    fclose(file);
    // ファイルを再度開く
    file = fopen("example.txt", "r");
    if (file == NULL) {
        printf("ファイルを開くことができませんでした。\n");
        return 1;
    }
    // ファイルからデータを読み取る
    fscanf(file, "%d %f %s", &num, &pi, str);
    // 読み取ったデータを表示する
    printf("整数: %d\n", num);
    printf("浮動小数点数: %.2f\n", pi);
    printf("文字列: %s\n", str);
    // ファイルを閉じる
    fclose(file);
    return 0;
}

このプログラムを実行すると、example.txtファイルに書き込まれたデータが読み取られ、コンソールに表示されます。

文字列操作ライブラリ(string.h)

C言語の標準ライブラリには、文字列操作を行うための関数が多数含まれています。

これらの関数は、文字列の長さを測ったり、文字列をコピーしたり、結合したり、比較したりする際に非常に便利です。

ここでは、代表的な文字列操作関数について解説します。

文字列操作の基本

strlen関数

strlen関数は、文字列の長さを返す関数です。

具体的には、ヌル文字(\0)に到達するまでの文字数を数えます。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
    char str[] = "Hello, World!";
    size_t length = strlen(str);
    printf("The length of the string is: %zu\n", length);
    return 0;
}

このプログラムを実行すると、以下のように表示されます。

The length of the string is: 13

strcpy関数とstrncpy関数

strcpy関数は、ソース文字列をデスティネーション文字列にコピーする関数です。

一方、strncpy関数は、指定された文字数だけをコピーします。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
    char src[] = "Hello, World!";
    char dest[20];
    // strcpy関数を使用
    strcpy(dest, src);
    printf("Copied string using strcpy: %s\n", dest);
    // strncpy関数を使用
    char dest2[20];
    strncpy(dest2, src, 5);
    dest2[5] = '\0'; // ヌル文字を追加
    printf("Copied string using strncpy: %s\n", dest2);
    return 0;
}

このプログラムを実行すると、以下のように表示されます。

Copied string using strcpy: Hello, World!
Copied string using strncpy: Hello

strcat関数とstrncat関数

strcat関数は、ソース文字列をデスティネーション文字列の末尾に結合する関数です。

一方、strncat関数は、指定された文字数だけを結合します。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
    char dest[30] = "Hello";
    char src[] = ", World!";
    // strcat関数を使用
    strcat(dest, src);
    printf("Concatenated string using strcat: %s\n", dest);
    // strncat関数を使用
    char dest2[30] = "Hello";
    strncat(dest2, src, 7);
    printf("Concatenated string using strncat: %s\n", dest2);
    return 0;
}

このプログラムを実行すると、以下のように表示されます。

Concatenated string using strcat: Hello, World!
Concatenated string using strncat: Hello, World

文字列比較

strcmp関数とstrncmp関数

strcmp関数は、2つの文字列を比較し、同じなら0、異なるなら正または負の値を返します。

一方、strncmp関数は、指定された文字数だけを比較します。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
    char str1[] = "Hello";
    char str2[] = "Hello";
    char str3[] = "World";
    // strcmp関数を使用
    int result1 = strcmp(str1, str2);
    int result2 = strcmp(str1, str3);
    printf("Comparison result using strcmp (str1 vs str2): %d\n", result1);
    printf("Comparison result using strcmp (str1 vs str3): %d\n", result2);
    // strncmp関数を使用
    int result3 = strncmp(str1, str3, 3);
    printf("Comparison result using strncmp (str1 vs str3, 3 chars): %d\n", result3);
    return 0;
}

このプログラムを実行すると、以下のように表示されます。

Comparison result using strcmp (str1 vs str2): 0
Comparison result using strcmp (str1 vs str3): -1
Comparison result using strncmp (str1 vs str3, 3 chars): 0

文字列検索

strchr関数とstrrchr関数

strchr関数は、指定された文字が最初に出現する位置を返します。

一方、strrchr関数は、指定された文字が最後に出現する位置を返します。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
    char str[] = "Hello, World!";
    char ch = 'o';
    // strchr関数を使用
    char *first_occurrence = strchr(str, ch);
    if (first_occurrence != NULL) {
        printf("First occurrence of '%c': %s\n", ch, first_occurrence);
    } else {
        printf("Character '%c' not found\n", ch);
    }
    // strrchr関数を使用
    char *last_occurrence = strrchr(str, ch);
    if (last_occurrence != NULL) {
        printf("Last occurrence of '%c': %s\n", ch, last_occurrence);
    } else {
        printf("Character '%c' not found\n", ch);
    }
    return 0;
}

このプログラムを実行すると、以下のように表示されます。

First occurrence of 'o': o, World!
Last occurrence of 'o': orld!

strstr関数

strstr関数は、サブ文字列が最初に出現する位置を返します。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
    char str[] = "Hello, World!";
    char substr[] = "World";
    // strstr関数を使用
    char *occurrence = strstr(str, substr);
    if (occurrence != NULL) {
        printf("Substring '%s' found: %s\n", substr, occurrence);
    } else {
        printf("Substring '%s' not found\n", substr);
    }
    return 0;
}

このプログラムを実行すると、以下のように表示されます。

Substring 'World' found: World!

以上が、C言語の標準ライブラリに含まれる文字列操作関数の基本的な使い方です。

これらの関数を活用することで、文字列操作が非常に簡単になります。

数学ライブラリ(math.h)

C言語の数学ライブラリ(math.h)は、数学的な計算を行うための関数を提供しています。

このライブラリを使用することで、平方根やべき乗、絶対値、三角関数などの計算を簡単に行うことができます。

以下では、基本的な数学関数と三角関数について詳しく解説します。

基本的な数学関数

sqrt関数

sqrt関数は、引数として与えられた数値の平方根を計算します。

例えば、16の平方根は4です。

#include <stdio.h>
#include <math.h>
int main() {
    double num = 16.0;
    double result = sqrt(num);
    printf("The square root of %.2f is %.2f\n", num, result);
    return 0;
}

このプログラムを実行すると、以下のような出力が得られます。

The square root of 16.00 is 4.00

pow関数

pow関数は、べき乗を計算するための関数です。

例えば、2の3乗(2^3)は8です。

#include <stdio.h>
#include <math.h>
int main() {
    double base = 2.0;
    double exponent = 3.0;
    double result = pow(base, exponent);
    printf("%.2f raised to the power of %.2f is %.2f\n", base, exponent, result);
    return 0;
}

このプログラムを実行すると、以下のような出力が得られます。

2.00 raised to the power of 3.00 is 8.00

abs関数

abs関数は、整数の絶対値を計算します。

例えば、-5の絶対値は5です。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
    int num = -5;
    int result = abs(num);
    printf("The absolute value of %d is %d\n", num, result);
    return 0;
}

このプログラムを実行すると、以下のような出力が得られます。

The absolute value of -5 is 5

三角関数

sin関数とcos関数

sin関数とcos関数は、それぞれサインとコサインを計算します。

これらの関数は、引数としてラジアンを受け取ります。

例えば、π/2ラジアンのサインは1です。

#include <stdio.h>
#include <math.h>
int main() {
    double angle = M_PI / 2; // π/2ラジアン
    double sin_result = sin(angle);
    double cos_result = cos(angle);
    printf("The sine of %.2f radians is %.2f\n", angle, sin_result);
    printf("The cosine of %.2f radians is %.2f\n", angle, cos_result);
    return 0;
}

このプログラムを実行すると、以下のような出力が得られます。

The sine of 1.57 radians is 1.00
The cosine of 1.57 radians is 0.00

tan関数とatan関数

tan関数はタンジェントを計算し、atan関数はアークタンジェントを計算します。

アークタンジェントは、与えられた値の逆タンジェントを計算します。

#include <stdio.h>
#include <math.h>
int main() {
    double angle = M_PI / 4; // π/4ラジアン
    double tan_result = tan(angle);
    double atan_result = atan(1.0); // 1のアークタンジェントはπ/4ラジアン
    printf("The tangent of %.2f radians is %.2f\n", angle, tan_result);
    printf("The arctangent of 1.00 is %.2f radians\n", atan_result);
    return 0;
}

このプログラムを実行すると、以下のような出力が得られます。

The tangent of 0.79 radians is 1.00
The arctangent of 1.00 is 0.79 radians

以上が、C言語の数学ライブラリ(math.h)に含まれる基本的な数学関数と三角関数です。

これらの関数を活用することで、複雑な数学的計算を簡単に行うことができます。

標準ユーティリティライブラリ(stdlib.h)

標準ユーティリティライブラリ(stdlib.h)は、C言語でよく使用される便利な関数群を提供しています。

このライブラリには、メモリ管理、乱数生成、プログラムの終了処理など、さまざまな機能が含まれています。

ここでは、これらの機能について詳しく解説します。

メモリ管理

C言語では、動的にメモリを確保するための関数が用意されています。

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することができます。

malloc関数とfree関数

malloc関数は、指定したサイズのメモリを動的に確保します。

確保したメモリは、後でfree関数を使って解放する必要があります。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
    int *ptr;
    ptr = (int *)malloc(10 * sizeof(int)); // 10個のint型メモリを確保
    if (ptr == NULL) {
        printf("メモリの確保に失敗しました。\n");
        return 1;
    }
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        ptr[i] = i;
    }
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        printf("%d ", ptr[i]);
    }
    printf("\n");
    free(ptr); // メモリを解放
    return 0;
}

この例では、malloc関数を使って10個のint型メモリを確保し、free関数で解放しています。

calloc関数とrealloc関数

calloc関数は、malloc関数と似ていますが、確保したメモリをゼロで初期化します。

一方、realloc関数は、既に確保されたメモリのサイズを変更します。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
    int *ptr;
    ptr = (int *)calloc(10, sizeof(int)); // 10個のint型メモリをゼロで初期化して確保
    if (ptr == NULL) {
        printf("メモリの確保に失敗しました。\n");
        return 1;
    }
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        printf("%d ", ptr[i]);
    }
    printf("\n");
    ptr = (int *)realloc(ptr, 20 * sizeof(int)); // メモリサイズを20個のint型に変更
    if (ptr == NULL) {
        printf("メモリの再確保に失敗しました。\n");
        return 1;
    }
    for (int i = 10; i < 20; i++) {
        ptr[i] = i;
    }
    for (int i = 0; i < 20; i++) {
        printf("%d ", ptr[i]);
    }
    printf("\n");
    free(ptr); // メモリを解放
    return 0;
}

この例では、calloc関数を使って10個のint型メモリをゼロで初期化し、realloc関数でメモリサイズを20個のint型に変更しています。

乱数生成

C言語では、乱数を生成するための関数も用意されています。

これにより、ランダムな値を生成してプログラムに利用することができます。

rand関数とsrand関数

rand関数は、0からRAND_MAXまでの乱数を生成します。

srand関数は、乱数のシード値を設定します。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
int main() {
    srand(time(0)); // 現在の時刻をシード値として設定
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        printf("%d ", rand());
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

この例では、srand関数を使って現在の時刻をシード値として設定し、rand関数で乱数を生成しています。

プログラムの終了

C言語では、プログラムの終了処理を行うための関数も用意されています。

これにより、プログラムの終了時に特定の処理を実行することができます。

exit関数とatexit関数

exit関数は、プログラムを終了させます。

atexit関数は、プログラムの終了時に実行する関数を登録します。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
void cleanup() {
    printf("プログラム終了時に実行されるクリーンアップ関数\n");
}
int main() {
    atexit(cleanup); // プログラム終了時にcleanup関数を実行するよう登録
    printf("プログラムを終了します。\n");
    exit(0); // プログラムを終了
    return 0; // ここには到達しない
}

この例では、atexit関数を使ってプログラム終了時にcleanup関数を実行するよう登録し、exit関数でプログラムを終了しています。

以上が、標準ユーティリティライブラリ(stdlib.h)の主要な機能です。

これらの関数を活用することで、C言語プログラムの柔軟性と効率性を向上させることができます。

時間操作ライブラリ(time.h)

C言語の標準ライブラリには、時間を操作するための関数が含まれています。

これらの関数は、時間の取得、表示、計算などを行う際に非常に便利です。

ここでは、時間操作ライブラリであるtime.hについて詳しく解説します。

時間の取得と表示

time関数

time関数は、現在の時刻を取得するために使用されます。

この関数は、time_t型の値を返し、これはエポック(1970年1月1日 00:00:00 UTC)からの秒数を表します。

#include <stdio.h>
#include <time.h>
int main() {
    time_t current_time;
    current_time = time(NULL); // 現在の時刻を取得
    if (current_time == ((time_t)-1)) {
        printf("時刻の取得に失敗しました。\n");
        return 1;
    }
    printf("現在の時刻(エポックからの秒数)：%ld\n", current_time);
    return 0;
}

このプログラムを実行すると、現在の時刻がエポックからの秒数として表示されます。

ctime関数とasctime関数

ctime関数とasctime関数は、time_t型の値を人間が読みやすい形式の文字列に変換するために使用されます。

#include <stdio.h>
#include <time.h>
int main() {
    time_t current_time;
    char* c_time_string;
    current_time = time(NULL); // 現在の時刻を取得
    if (current_time == ((time_t)-1)) {
        printf("時刻の取得に失敗しました。\n");
        return 1;
    }
    c_time_string = ctime(¤t_time); // 時刻を文字列に変換
    if (c_time_string == NULL) {
        printf("時刻の変換に失敗しました。\n");
        return 1;
    }
    printf("現在の時刻：%s", c_time_string);
    return 0;
}

このプログラムを実行すると、現在の時刻が Wed Jun 30 21:49:08 1993\n のような形式で表示されます。

時間の計算

difftime関数

difftime関数は、2つのtime_t型の値の差を計算し、秒単位で返します。

これにより、2つの時刻の間の経過時間を簡単に計算できます。

#include <stdio.h>
#include <time.h>
int main() {
    time_t start_time, end_time;
    double elapsed_time;
    start_time = time(NULL); // 開始時刻を取得
    // ここで何らかの処理を行う
    sleep(5); // 5秒間待機
    end_time = time(NULL); // 終了時刻を取得
    elapsed_time = difftime(end_time, start_time); // 経過時間を計算
    printf("経過時間：%.2f秒\n", elapsed_time);
    return 0;
}

このプログラムを実行すると、5秒間の経過時間が表示されます。

mktime関数

mktime関数は、struct tm型の値をtime_t型に変換します。

これにより、特定の日時を表すtime_t型の値を取得できます。

#include <stdio.h>
#include <time.h>
int main() {
    struct tm time_info;
    time_t time_value;
    // 2023年10月1日 12:00:00を設定
    time_info.tm_year = 2023 - 1900; // 年は1900年からの経過年数
    time_info.tm_mon = 10 - 1; // 月は0から11
    time_info.tm_mday = 1;
    time_info.tm_hour = 12;
    time_info.tm_min = 0;
    time_info.tm_sec = 0;
    time_info.tm_isdst = -1; // 夏時間情報は自動設定
    time_value = mktime(&time_info); // time_t型に変換
    if (time_value == ((time_t)-1)) {
        printf("時刻の変換に失敗しました。\n");
        return 1;
    }
    printf("指定した時刻(エポックからの秒数)：%ld\n", time_value);
    return 0;
}

このプログラムを実行すると、指定した日時がエポックからの秒数として表示されます。

以上が、time.hライブラリを使用した時間の取得、表示、計算の基本的な方法です。

これらの関数を活用することで、時間に関する操作を簡単に行うことができます。

標準ライブラリの活用例

ここでは、C言語の標準ライブラリを活用した具体的なプログラム例を紹介します。

これらの例を通じて、標準ライブラリの使い方を理解し、実際のプログラムに応用できるようになることを目指します。

ファイル操作の実例

ファイル操作は、データの保存や読み込みに欠かせない機能です。

以下に、ファイルにデータを書き込み、読み込むプログラムの例を示します。

#include <stdio.h>
int main() {
    FILE *fp;
    char str[] = "Hello, World!";
    
    // ファイルを書き込みモードで開く
    fp = fopen("example.txt", "w");
    if (fp == NULL) {
        printf("ファイルを開けませんでした。\n");
        return 1;
    }
    
    // ファイルに文字列を書き込む
    fprintf(fp, "%s\n", str);
    
    // ファイルを閉じる
    fclose(fp);
    
    // ファイルを読み込みモードで開く
    fp = fopen("example.txt", "r");
    if (fp == NULL) {
        printf("ファイルを開けませんでした。\n");
        return 1;
    }
    
    // ファイルから文字列を読み込む
    while (fgets(str, sizeof(str), fp) != NULL) {
        printf("%s", str);
    }
    
    // ファイルを閉じる
    fclose(fp);
    
    return 0;
}

このプログラムでは、まずファイルを w モードで開き、文字列 Hello, World! を書き込みます。

その後、ファイルを r モードで開き、書き込んだ文字列を読み込んで表示します。

文字列操作の実例

文字列操作は、データの処理やフォーマットにおいて非常に重要です。

以下に、文字列の長さを取得し、文字列をコピー・結合するプログラムの例を示します。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
    char str1[20] = "Hello";
    char str2[20] = "World";
    char str3[40];
    
    // 文字列の長さを取得
    printf("str1の長さ: %lu\n", strlen(str1));
    printf("str2の長さ: %lu\n", strlen(str2));
    
    // 文字列をコピー
    strcpy(str3, str1);
    printf("str3にstr1をコピー: %s\n", str3);
    
    // 文字列を結合
    strcat(str3, " ");
    strcat(str3, str2);
    printf("str3にstr2を結合: %s\n", str3);
    
    return 0;
}

このプログラムでは、strlen関数を使って文字列の長さを取得し、strcpy関数で文字列をコピーし、strcat関数で文字列を結合しています。

数学関数の実例

数学関数は、数値計算やデータ解析において重要な役割を果たします。

以下に、平方根やべき乗、絶対値を計算するプログラムの例を示します。

#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
    double num1 = 16.0;
    double num2 = 2.0;
    int num3 = -5;
    
    // 平方根を計算
    printf("sqrt(%f) = %f\n", num1, sqrt(num1));
    
    // べき乗を計算
    printf("pow(%f, %f) = %f\n", num1, num2, pow(num1, num2));
    
    // 絶対値を計算
    printf("abs(%d) = %d\n", num3, abs(num3));
    
    return 0;
}

このプログラムでは、sqrt関数を使って平方根を計算し、pow関数でべき乗を計算し、abs関数で絶対値を計算しています。

これらの例を通じて、C言語の標準ライブラリがどのように使われるかを理解し、実際のプログラムに応用できるようになることを目指してください。

標準ライブラリを活用することで、プログラムの効率性と可読性が向上します。