【C言語】 プロトタイプ宣言とは？初心者にも直感で分かる書き方と実例集

// 基本的なプロトタイプ宣言の例
int add(int a, int b);      // 戻り値: int, 引数: int型が2つ
double average(double x, double y);  // 戻り値: double, 引数: double型が2つ
void print_message(void);   // 戻り値なし(void), 引数なし(void)

// 宣言(プロトタイプ宣言)だけで、中身はない
int add(int a, int b);   // ← 宣言

// 関数の定義(本体付き)
int add(int a, int b) {  // ← 定義
    return a + b;
}

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int result = add(3, 4);  // addの情報がまだない状態で呼び出している
    printf("%d\n", result);
    return 0;
}

// ここでようやく定義
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

#include <stdio.h>

// ここでプロトタイプ宣言
int add(int a, int b);

int main(void) {
    int result = add(3, 4);  // ここではaddの型情報が分かっている
    printf("%d\n", result);
    return 0;
}

// ここで定義
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

戻り値の型 関数名(引数の型1 引数名1, 引数の型2 引数名2, ...);

// 最大値を求める関数
int max(int a, int b);

// 2次元座標の距離を計算する関数
double distance(double x1, double y1, double x2, double y2);

// 成功なら1、失敗なら0を返す関数
int save_to_file(const char *filename, const char *text);

// 引数名を省略したプロトタイプ宣言(合法だが読みづらい)
int max(int, int);

// メッセージを表示するだけの関数
void print_hello(void);

// ログを書き出す関数
void write_log(const char *message);

// 配列の内容を表示する関数
void print_array(const int *array, int size);

#include <stdio.h>

// プロトタイプ宣言
void print_hello(void);

int main(void) {
    print_hello();
    return 0;
}

// 定義
void print_hello(void) {
    printf("Hello, C language!\n");
}

void do_something(void);   // ← 「引数はない」と明示

void do_something();       // ← 古いスタイル

#ifndef MYFUNC_H
#define MYFUNC_H

// プロトタイプ宣言
int add(int a, int b);
void print_result(int value);

#endif  // MYFUNC_H

#include <stdio.h>
#include "myfunc.h"   // 自分自身のヘッダをインクルードするのが基本

int add(int a, int b) {       // 関数の定義
    return a + b;
}

void print_result(int value) {  // 関数の定義
    printf("Result: %d\n", value);
}

#include "myfunc.h"  // ここでも同じヘッダをインクルード

int main(void) {
    int result = add(5, 7);   // プロトタイプ宣言の情報を元にチェックされる
    print_result(result);
    return 0;
}

#include <stdio.h>

// プロトタイプ宣言
int max(int a, int b);   // 2つのintを受け取り、大きい方のintを返す

int main(void) {
    int x = 10;
    int y = 20;

    int m = max(x, y);   // maxの戻り値をint型の変数に受け取る
    printf("max(%d, %d) = %d\n", x, y, m);

    return 0;
}

// 関数の定義
int max(int a, int b) {
    if (a > b) {
        return a;        // aが大きければaを返す
    } else {
        return b;        // それ以外はbを返す
    }
}

#include <stdio.h>

// プロトタイプ宣言
double calc_volume(double width, double height, double depth);

int main(void) {
    double w = 2.0;
    double h = 3.5;
    double d = 4.0;

    double v = calc_volume(w, h, d);
    printf("Volume = %.2f\n", v);

    return 0;
}

// 関数の定義
double calc_volume(double width, double height, double depth) {
    return width * height * depth;
}

#include <stdio.h>

// プロトタイプ宣言
void swap(int *a, int *b);  // int型へのポインタを2つ受け取る

int main(void) {
    int x = 5;
    int y = 10;

    printf("Before: x = %d, y = %d\n", x, y);
    swap(&x, &y);   // 変数xとyのアドレスを渡す
    printf("After : x = %d, y = %d\n", x, y);

    return 0;
}

// 関数の定義
void swap(int *a, int *b) {
    int temp = *a;  // *aで、ポインタaが指す先の値を取得
    *a = *b;        // bが指す値をaが指す場所に代入
    *b = temp;      // 退避しておいた値をbが指す場所に代入
}

// どちらもほぼ同じ意味
int sum_array(const int array[], int size);   // 配列風の書き方
int sum_array(const int *array, int size);    // ポインタ風の書き方

#include <stdio.h>

// プロトタイプ宣言
int sum_array(const int array[], int size);

int main(void) {
    int data[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int n = sizeof(data) / sizeof(data[0]);

    int sum = sum_array(data, n);  // 配列名は先頭要素へのポインタに変換される
    printf("Sum = %d\n", sum);

    return 0;
}

// 関数の定義
int sum_array(const int array[], int size) {
    int i;
    int total = 0;

    for (i = 0; i < size; i++) {
        total += array[i];  // 配列の各要素にアクセス
    }
    return total;
}

#include <stdio.h>

// 構造体の定義
struct Point {
    int x;
    int y;
};

// プロトタイプ宣言
void print_point(struct Point p);        // 値渡し
void move_point(struct Point *p, int dx, int dy);  // ポインタ渡し

int main(void) {
    struct Point p = {10, 20};

    print_point(p);                    // (10, 20) と表示
    move_point(&p, 5, -3);             // pを書き換える
    print_point(p);                    // (15, 17) と表示

    return 0;
}

// 関数の定義(値渡し)
void print_point(struct Point p) {
    printf("Point(%d, %d)\n", p.x, p.y);
}

// 関数の定義(ポインタ渡し)
void move_point(struct Point *p, int dx, int dy) {
    p->x += dx;   // ポインタなので->でメンバアクセス
    p->y += dy;
}

typedef struct {
    int x;
    int y;
} Point;

void move_point(Point *p, int dx, int dy);  // すっきり書ける

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int result = add(3, 4);  // addのプロトタイプ宣言がない
    printf("%d\n", result);
    return 0;
}

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

#include <stdio.h>

// プロトタイプ宣言を追加
int add(int a, int b);

int main(void) {
    int result = add(3, 4);
    printf("%d\n", result);
    return 0;
}

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

#include <stdio.h>

// 間違ったプロトタイプ宣言
int square(double x);    // ← doubleを受け取ると宣言している

int main(void) {
    int n = 5;
    int result = square(n);  // intからdoubleへの変換を想定してしまう
    printf("%d\n", result);
    return 0;
}

// 実際の定義(シグネチャが不一致)
int square(int x) {      // ← 本当はintを受け取る関数
    return x * x;
}

// file.cの中だけで使う関数
static int helper(int x);  // プロトタイプ宣言にもstaticを付ける

int public_interface(int x) {
    return helper(x) * 2;
}

// 定義
static int helper(int x) {
    return x + 1;
}

// mylib.h
#ifndef MYLIB_H
#define MYLIB_H

// 外部公開する関数のプロトタイプ宣言
int add(int a, int b);
double average(double x, double y);

// 公開したい構造体やtypedef
typedef struct {
    int x;
    int y;
} Point;

#endif  // MYLIB_H

// mylib.c
#include "mylib.h"

// 関数定義(実装)
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

double average(double x, double y) {
    return (x + y) / 2.0;
}