C言語の文字列を完全マスター：配列・ポインタ・終端文字まで図解解説

#include <stdio.h>

int main(void) {
    char ch = 'A';       // 1文字。char型
    char str[] = "A";    // 文字列。"A"と'\0'の2文字分

    printf("ch = %c\n", ch);
    printf("str = %s\n", str);

    return 0;
}

char str[] = "HELLO";

#include <stdio.h>

int main(void) {
    // 1. 文字列リテラルで初期化
    char str1[] = "Hello";      // 自動でサイズ6(5文字 + '\0')

    // 2. 明示的に要素を並べる
    char str2[] = { 'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0' };

    // 3. サイズを指定して初期化
    char str3[10] = "Hello";    // 残りは0で初期化される

    // 4. 1文字ずつ代入(あまり推奨はされない)
    char str4[6];
    str4[0] = 'H';
    str4[1] = 'e';
    str4[2] = 'l';
    str4[3] = 'l';
    str4[4] = 'o';
    str4[5] = '\0';            // 終端を忘れるとバグの元

    printf("str1 = %s\n", str1);
    printf("str2 = %s\n", str2);
    printf("str3 = %s\n", str3);
    printf("str4 = %s\n", str4);

    return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <string.h>  // strlenを使うため

int main(void) {
    char str[10] = "Hello";

    // sizeofは配列全体のバイト数
    printf("配列のバイト数(sizeof): %zu\n", sizeof(str));

    // strlenは'\0'までの文字数
    printf("文字列の長さ(strlen): %zu\n", strlen(str));

    return 0;
}

#include <stdio.h>

int main(void) {
    char ok[4]  = { 'C', 'a', 't', '\0' };  // 正しい文字列
    char ng[3]  = { 'D', 'o', 'g' };        // 終端なし。文字列ではない

    printf("ok = %s\n", ok);

    // ngを文字列として扱うのは未定義動作(危険)
    printf("ng = %s\n", ng);  // たまたま動く場合もあるが、安全ではない

    return 0;
}

#include <stdio.h>

int main(void) {
    char *p = "Hello";  // 文字列リテラルへのポインタ

    printf("%s\n", p);  // "Hello"が表示される

    return 0;
}

char a[] = "Hello";   // 書き換え可能な配列
char *p  = "Hello";   // 読み取り専用リテラルへのポインタ

#include <stdio.h>

int main(void) {
    char a[] = "Hello";   // 配列: 実体を持つ
    char *p  = "World";   // ポインタ: リテラルの先頭アドレス

    // 1. sizeofの違い
    printf("sizeof(a) = %zu\n", sizeof(a)); // 配列全体のサイズ
    printf("sizeof(p) = %zu\n", sizeof(p)); // ポインタのサイズ(アドレスの大きさ)

    // 2. 書き換えの可否
    a[0] = 'h';           // OK: 配列の中身は書き換え可能
    printf("a = %s\n", a);

    // p[0] = 'w';        // 危険: 多くの処理系で未定義動作(書き換え禁止領域)

    return 0;
}

#include <stdio.h>

int main(void) {
    char str[] = "ABC";
    char *p = str;  // 配列strの先頭アドレス

    // インデックスでアクセス
    printf("str[0] = %c\n", str[0]);
    printf("str[1] = %c\n", str[1]);
    printf("str[2] = %c\n", str[2]);

    // ポインタ演算でアクセス
    printf("*(p)     = %c\n", *p);
    printf("*(p + 1) = %c\n", *(p + 1));
    printf("*(p + 2) = %c\n", *(p + 2));

    // ループで1文字ずつたどる
    for (char *q = str; *q != '\0'; q++) {
        // qが指す文字が'\0'になるまで1文字ずつ進める
        printf("%c ", *q);
    }
    printf("\n");

    return 0;
}

#include <stdio.h>

int main(void) {
    // constを付けて「書き換えない」意図を明示
    const char *msg = "Hello";

    printf("%s\n", msg);

    // msg[0] = 'h';  // コンパイルエラーになるべき: 書き換え禁止

    return 0;
}

size_t my_strlen(const char *s) {
    size_t len = 0;

    // '\0'に出会うまで1文字ずつ進める
    while (*s != '\0') {
        len++;
        s++;   // ポインタを次の文字へ
    }
    return len;
}

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main(void) {
    char str[5] = "Hello";  // バグ: "Hello"は6文字必要("Hello" + '\0')

    printf("str = %s\n", str);          // 未定義動作
    printf("strlen(str) = %zu\n", strlen(str)); // これも未定義動作

    return 0;
}

#include <stdio.h>

int main(void) {
    char str[6] = "Hello";  // 'H','e','l','l','o','\0'

    // 終端の位置に別の文字を書いてしまう
    str[5] = '!';  // ここに本来は'\0'があった

    printf("%s\n", str);    // 未定義動作(たまたま動くか、ゴミが出る)

    return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main(void) {
    char src[]  = "1234567890";  // 長さ10
    char dest[5];                // 小さいバッファ

    // 危険: destのサイズより大きい文字列をコピー
    strcpy(dest, src);           // バッファオーバーフロー(未定義動作)

    printf("dest = %s\n", dest); // 何が起こるか分からない

    return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main(void) {
    char src[]  = "1234567890";
    char dest[5];

    // strncpyを使う場合
    // destのサイズ-1までコピーし、最後に自前で'\0'を入れるのが定石
    strncpy(dest, src, sizeof(dest) - 1);
    dest[sizeof(dest) - 1] = '\0';  // 念のため終端を保証

    printf("dest = %s\n", dest);  // "1234" と表示される

    return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <string.h>

// 安全な文字列コピー関数の例
// dest: コピー先バッファ
// dest_size: コピー先バッファのサイズ(sizeof(dest)など)
// src: コピー元文字列
// 戻り値: 実際にコピーした文字数(終端'\0'は含まない)
size_t safe_str_copy(char *dest, size_t dest_size, const char *src) {
    if (dest_size == 0) {
        return 0;  // コピー先が0バイトなら何もしない
    }

    // 最大でdest_size - 1文字までコピー
    size_t i = 0;
    for (; i < dest_size - 1 && src[i] != '\0'; i++) {
        dest[i] = src[i];
    }

    // 必ず終端を付ける
    dest[i] = '\0';

    return i;  // コピーした長さを返す
}

int main(void) {
    char buf[8];

    size_t copied = safe_str_copy(buf, sizeof(buf), "Hello, world!");

    printf("buf      = %s\n", buf);         // "Hello, " など途中まで
    printf("copied   = %zu\n", copied);    // 実際にコピーした文字数
    printf("buf size = %zu\n", sizeof(buf));

    return 0;
}