プログラミング

C言語の文字列操作ガイド

最終更新： 06/03/2025
1 分の読み

C言語における「文字列」や「文字」の扱いは、他の高級言語と比較して少し特殊です。文字列は、文字の配列として扱われ、C言語の特徴的な点として、文字列の終端を示すために「ヌル文字（\0）」を使用する点が挙げられます。この文章では、C言語における文字列と文字の取り扱い方法について、基本的な操作から複雑な操作までを網羅的に解説します。

1. 文字と文字列の基本概念

1.1 文字（Character）

C言語では、文字はchar型として定義されます。char型は、1バイトのメモリ領域を占める整数型で、主に文字データを格納するために使われます。例えば、次のように文字を変数に格納することができます。

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c
char ch = 'A';  // 文字'A'を変数chに格納

文字はシングルクォート（'）で囲まれた文字として表現されます。

1.2 文字列（String）

文字列は、char型の配列として表現されます。文字列の終端には必ずヌル文字（\0）を入れることが必要です。ヌル文字は、文字列の終わりを示すために使われます。C言語では、文字列リテラルはダブルクォート（"）で囲まれます。

c
char str[] = "Hello, World!";  // 文字列の初期化

上記の例では、strには'H'、'e'、'l'、'l'、'o'、','、' '（空白）、'W'、'o'、'r'、'l'、'd'、'!'、\0（ヌル文字）が格納されます。

2. 文字列の操作

C言語では、文字列を操作するために、標準ライブラリの関数を多く使用します。以下に、よく使われる文字列操作関数を紹介します。

2.1 strlen() – 文字列の長さ

strlen()関数は、文字列の長さ（ヌル文字を除く）を返します。使い方は次の通りです。

c
#include 
#include 

int main() {
    char str[] = "Hello, World!";
    printf("Length of string: %zu\n", strlen(str));
    return 0;
}

このプログラムでは、文字列"Hello, World!"の長さ（13）が出力されます。

2.2 strcpy() – 文字列のコピー

strcpy()関数は、1つの文字列を別の文字列にコピーするために使用します。

c
#include 
#include 

int main() {
    char str1[] = "Hello";
    char str2[20];
    
    strcpy(str2, str1);  // str1の内容をstr2にコピー
    printf("str2: %s\n", str2);
    
    return 0;
}

strcpy()は、ターゲットの配列が十分な大きさを持っていることを確認して使用する必要があります。オーバーフローに注意しましょう。

2.3 strcat() – 文字列の結合

strcat()関数は、2つの文字列を結合します。文字列の末尾にもう一つの文字列を追加する形です。

c
#include 
#include 

int main() {
    char str1[20] = "Hello";
    char str2[] = " World!";
    
    strcat(str1, str2);  // str1にstr2を結合
    printf("Concatenated string: %s\n", str1);
    
    return 0;
}

このプログラムでは、str1にstr2を追加し、結果として"Hello World!"が表示されます。

2.4 strcmp() – 文字列の比較

strcmp()関数は、2つの文字列を比較します。比較の結果、次のような返り値を得ます。

  • 0：文字列が等しい
  • 正の値：最初の文字列が後の文字列より大きい
  • 負の値：最初の文字列が後の文字列より小さい
c
#include 
#include 

int main() {
    char str1[] = "Apple";
    char str2[] = "Banana";
    
    int result = strcmp(str1, str2);
    if (result < 0) {
        printf("'%s' is less than '%s'.\n", str1, str2);
    } else if (result > 0) {
        printf("'%s' is greater than '%s'.\n", str1, str2);
    } else {
        printf("'%s' is equal to '%s'.\n", str1, str2);
    }
    
    return 0;
}

このプログラムでは、AppleとBananaを比較し、結果としてAppleがBananaより小さいと出力されます。

3. メモリ管理と文字列

文字列は通常、配列としてメモリに格納されます。しかし、文字列の長さが動的に変わる場合は、mallocやfreeを使って動的にメモリを管理する必要があります。例えば、以下のように動的メモリを使って文字列を処理できます。

c
#include 
#include 
#include 

int main() {
    char *str = (char *)malloc(20 * sizeof(char));  // メモリを動的に確保
    
    if (str == NULL) {
        printf("Memory allocation failed!\n");
        return 1;
    }
    
    strcpy(str, "Dynamic String");
    printf("String: %s\n", str);
    
    free(str);  // メモリの解放
    return 0;
}

このプログラムでは、mallocを使って動的にメモリを確保し、freeでメモリを解放しています。

4. 文字列を扱う際の注意点

  • ヌル終端（\0）: C言語では文字列の終わりを示すために、必ずヌル文字（\0）を使います。これを忘れると文字列操作が正しく行われません。
  • バッファオーバーフロー: 文字列をコピーしたり結合する際に、十分なサイズを持つ配列に格納することが重要です。サイズを確認せずに文字列を格納すると、メモリが破損する可能性があります。
  • ポインタの使い方: 文字列を扱う際、ポインタを使って動的にメモリを操作することが多いですが、メモリの解放を忘れるとメモリリークが発生します。

まとめ

C言語における文字列と文字の取り扱いは、他の言語とは異なり、ポインタと配列を活用することが重要です。標準ライブラリに含まれる関数を駆使して、効率的に文字列を操作できるようになることが、C言語を使いこなす上で非常に重要です。また、文字列操作を行う際には、メモリ管理やヌル文字の取り扱いに注意を払いながらコーディングする必要があります。

最終更新： 06/03/2025
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