【C言語】第3章第8回：配列とポインタの関係性
C言語では、配列とポインタは非常に密接な関係があります。この章では、配列とポインタの仕組みを詳細に解説し、その相互作用を理解するためのプログラム例を示します。
1. 配列とポインタの基本的な関係
配列とポインタは、C言語において非常に似た挙動を示しますが、異なる目的で使用されます。
配列：連続したメモリ領域に格納される同じ型の要素の集合。
ポインタ：メモリアドレスを格納する変数。
配列の名前自体がポインタのように動作し、配列の先頭要素のアドレスを指します。
例：配列名とポインタの挙動
#include <stdio.h>
int main() {
int numbers[5] = {10, 20, 30, 40, 50}; // 配列を宣言し初期化
printf("Address of numbers: %p\n", (void*)numbers); // 配列名は先頭要素のアドレス
printf("Address of numbers[0]: %p\n", (void*)&numbers[0]); // 同じアドレスを出力
printf("Value at numbers: %d\n", *numbers); // 配列の先頭要素の値を取得
return 0;
}
解説：
numbers：配列の先頭アドレスを指すポインタのように動作。&numbers[0]：配列の最初の要素のアドレス。*numbers：ポインタとしての配列名を使い、先頭要素の値を取得。
2. 配列のインデックス操作とポインタ演算
配列の要素は、インデックスを使ってアクセスできます。また、ポインタ演算を使っても同じ操作が可能です。
例：インデックスとポインタ演算の比較
#include <stdio.h>
int main() {
int numbers[5] = {10, 20, 30, 40, 50}; // 配列を宣言し初期化
for (int i = 0; i < 5; i++) {
printf("numbers[%d] = %d, *(numbers + %d) = %d\n",
i, numbers[i], i, *(numbers + i)); // インデックスとポインタ演算を比較
}
return 0;
}
解説：
numbers[i]と*(numbers + i)は同じ値を返します。- ポインタ演算
numbers + iは、配列の先頭アドレスにi * sizeof(int)を加算したアドレスを指します。
3. ポインタによる配列要素の操作
ポインタを使って配列の要素を操作する方法を学びます。
例：ポインタを使った要素の変更
#include <stdio.h>
int main() {
int numbers[5] = {10, 20, 30, 40, 50}; // 配列を宣言し初期化
int *ptr = numbers; // 配列の先頭を指すポインタを宣言
for (int i = 0; i < 5; i++) {
*(ptr + i) *= 2; // ポインタを使って要素を2倍に変更
}
for (int i = 0; i < 5; i++) {
printf("numbers[%d] = %d\n", i, numbers[i]); // 変更後の値を出力
}
return 0;
}
解説：
int *ptr = numbers;：配列の先頭要素を指すポインタを宣言。*(ptr + i)：ポインタ演算で配列要素を操作。
4. 配列と関数の連携
配列を関数の引数として渡す方法を解説します。配列はポインタとして渡され、配列の内容を操作できます。
例：関数を使った配列の操作
#include <stdio.h>
void doubleArray(int *arr, int size) { // 配列をポインタとして受け取る
for (int i = 0; i < size; i++) {
arr[i] *= 2; // 配列の各要素を2倍にする
}
}
int main() {
int numbers[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
doubleArray(numbers, 5); // 関数に配列を渡す
for (int i = 0; i < 5; i++) {
printf("numbers[%d] = %d\n", i, numbers[i]); // 変更後の値を出力
}
return 0;
}
解説：
int *arr：配列をポインタとして関数に渡します。- 配列全体がコピーされるのではなく、参照が渡されるため、関数内での変更が元の配列に反映されます。
5. 練習問題
以下の課題に挑戦して、配列とポインタの関係を深く理解しましょう。
- 配列の要素をポインタを使って1から順に加算するプログラムを作成してください。
- 配列を関数に渡し、最大値と最小値を求めるプログラムを作成してください。
- ユーザーが入力した値を配列に格納し、ポインタ演算でその平均値を計算してください。
6. 練習問題の解答と解説
問1の解答
#include <stdio.h>
int main() {
int numbers[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
int *ptr = numbers;
for (int i = 0; i < 5; i++) {
*(ptr + i) += i + 1; // 要素に1から順に加算
}
for (int i = 0; i < 5; i++) {
printf("numbers[%d] = %d\n", i, numbers[i]); // 変更後の値を出力
}
return 0;
}
7. まとめ
配列とポインタの関係を理解することで、メモリ操作や効率的なデータ管理が可能になります。C言語の強力な特徴を活かし、より複雑なプログラムに挑戦してみましょう。