C言語での大文字小文字変換まとめ｜最短で書ける関数・実装テクニック

#include <ctype.h>

int tolower(int c);
int toupper(int c);

#include <stdio.h>
#include <ctype.h>

int main(void) {
    char ch1 = 'A';
    char ch2 = 'b';

    // toupperで大文字に変換
    char upper = (char)toupper((unsigned char)ch2);  // 'b' -> 'B'
    // tolowerで小文字に変換
    char lower = (char)tolower((unsigned char)ch1);  // 'A' -> 'a'

    printf("ch1 = %c, tolower(ch1) = %c\n", ch1, lower);
    printf("ch2 = %c, toupper(ch2) = %c\n", ch2, upper);

    return 0;
}

#include <ctype.h>

char safe_to_upper(char ch) {
    // chをunsigned charに変換してからtoupperに渡す
    return (char)toupper((unsigned char)ch);
}

char to_upper_if(char c) {
    if ('a' <= c && c <= 'z') {
        c = c - ('a' - 'A');  // または c -= 32;
    }
    return c;
}

#include <stdio.h>

char to_upper_bit(char c) {
    // 'a'〜'z'のときだけ変換する安全版
    if ('a' <= c && c <= 'z') {
        // 0x20ビットを落とす(ANDでマスク)
        c &= ~0x20;
    }
    return c;
}

int main(void) {
    char a = 'a';
    char z = 'z';
    char ex = '!';

    printf("%c -> %c\n", a, to_upper_bit(a));
    printf("%c -> %c\n", z, to_upper_bit(z));
    printf("%c -> %c\n", ex, to_upper_bit(ex));  // 変わらない

    return 0;
}

char to_upper_no_if(char c) {
    // 条件式が真なら1、偽なら0になることを利用してマスクを作る
    unsigned char is_lower = (unsigned char)('a' <= c && c <= 'z');
    // is_lowerが1のときだけ 0x20ビットを落とす
    // is_lowerは0か1なので、-is_lowerは0か0xFF(全ビット1)になる
    c &= (char)~(is_lower * 0x20);
    return c;
}

#include <stdio.h>

char to_lower_ternary(char c) {
    // 'A'〜'Z'なら32を足して小文字に、それ以外はそのまま返す
    return ('A' <= c && c <= 'Z') ? (char)(c + ('a' - 'A')) : c;
}

int main(void) {
    printf("%c\n", to_lower_ternary('A'));  // a
    printf("%c\n", to_lower_ternary('Z'));  // z
    printf("%c\n", to_lower_ternary('!'));  // !
    return 0;
}

#include <stdio.h>

#define TO_UPPER(c) \
    ( ((c) >= 'a' && (c) <= 'z') ? (char)((c) - ('a' - 'A')) : (c) )

#define TO_LOWER(c) \
    ( ((c) >= 'A' && (c) <= 'Z') ? (char)((c) + ('a' - 'A')) : (c) )

int main(void) {
    char s[] = "AbC!zZ";

    for (int i = 0; s[i] != '\0'; i++) {
        char u = TO_UPPER(s[i]);
        char l = TO_LOWER(s[i]);
        printf("src:%c upper:%c lower:%c\n", s[i], u, l);
    }

    return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <ctype.h>

// 文字列sをインプレースで大文字に変換する関数
void str_to_upper_index(char *s) {
    if (s == NULL) {
        return;
    }

    for (int i = 0; s[i] != '\0'; i++) {
        // unsigned charにキャストしてからtoupperに渡すのが安全
        s[i] = (char)toupper((unsigned char)s[i]);
    }
}

int main(void) {
    char str[] = "Abc123!xyz";

    str_to_upper_index(str);
    printf("UPPER: %s\n", str);

    return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <ctype.h>

// ポインタで文字列を走査しながら大文字に変換する関数
void str_to_upper_ptr(char *s) {
    if (s == NULL) {
        return;
    }

    for (unsigned char *p = (unsigned char *)s; *p != '\0'; p++) {
        // pはunsigned char*なので、そのままtoupperに渡してOK
        *p = (unsigned char)toupper(*p);
    }
}

int main(void) {
    char str[] = "Hello, World!";

    str_to_upper_ptr(str);
    printf("UPPER: %s\n", str);

    return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <ctype.h>

// 文字列をインプレースで小文字に変換
void str_to_lower_ptr(char *s) {
    if (s == NULL) {
        return;
    }

    for (unsigned char *p = (unsigned char *)s; *p; p++) {
        *p = (unsigned char)tolower(*p);
    }
}

int main(void) {
    char str[] = "Hello, World!";

    str_to_lower_ptr(str);
    printf("lower: %s\n", str);

    return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <ctype.h>

// 共通の変換関数: convにtoupperまたはtolowerを渡す
void str_convert(char *s, int (*conv)(int)) {
    if (s == NULL || conv == NULL) {
        return;
    }
    for (unsigned char *p = (unsigned char *)s; *p; p++) {
        *p = (unsigned char)conv(*p);
    }
}

int main(void) {
    char str1[] = "AbC123";
    char str2[] = "AbC123";

    str_convert(str1, toupper);
    str_convert(str2, tolower);

    printf("UPPER: %s\n", str1);
    printf("lower: %s\n", str2);

    return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <ctype.h>

// 0: 等しい, <0: s1 < s2, >0: s1 > s2 (strcmpと同じ意味)
int strcasecmp_ascii(const char *s1, const char *s2) {
    unsigned char c1, c2;

    while (*s1 != '\0' || *s2 != '\0') {
        c1 = (unsigned char)*s1;
        c2 = (unsigned char)*s2;

        // 大文字小文字を無視するため、小文字にそろえてから比較
        c1 = (unsigned char)tolower(c1);
        c2 = (unsigned char)tolower(c2);

        if (c1 != c2) {
            // 差分を返す(符号付きintにキャスト)
            return (int)c1 - (int)c2;
        }

        if (*s1 != '\0') {
            s1++;
        }
        if (*s2 != '\0') {
            s2++;
        }
    }

    return 0;
}

int main(void) {
    const char *a = "Hello";
    const char *b = "hELLo";
    const char *c = "Help";

    printf("a vs b = %d\n", strcasecmp_ascii(a, b)); // 0
    printf("a vs c = %d\n", strcasecmp_ascii(a, c)); // 負の値になるはず

    return 0;
}

#include <stdio.h>

// 256要素の小文字化テーブルをあらかじめ作っておく(例として手動定義の一部)
unsigned char lower_table[256];

// テーブルを初期化する関数
void init_lower_table(void) {
    for (int i = 0; i < 256; i++) {
        if ('A' <= i && i <= 'Z') {
            lower_table[i] = (unsigned char)(i + ('a' - 'A'));
        } else {
            lower_table[i] = (unsigned char)i;
        }
    }
}

// テーブル参照で小文字変換
void str_to_lower_table(char *s) {
    if (!s) {
        return;
    }
    for (unsigned char *p = (unsigned char *)s; *p; p++) {
        *p = lower_table[*p];
    }
}

int main(void) {
    char str[] = "AbC123!XYZ";
    init_lower_table();
    str_to_lower_table(str);
    printf("%s\n", str);
    return 0;
}