4.2 配列とポインタ

配列とポインタ
ポインタはメモリのアドレスを表しているので、配列の要素を指すことも出来る。例えば、図
に示すように、個の要素からなる $ 型配列 <?%@ が宣言されているとする。
# 言語では、配列名は配列の最初の要素の
アドレスを表すので、$ 型へのポインタ変数
i_ptr++;
< に < を代入すると、< は
100:
i_array[0]
<?@ へのポインタとなる。すなわち、
-< は <?@ を表すことになる。こ
こで、< に対してインクリメント演算を
施す <:: または ::< と、< は
104:
i_array[1]
次の整数すなわち <?@ へのポイン
タとなる。$ 型の記憶領域はバイトなので、
これは < の値が増えることを意味して
いる。
i_array[2]
108:
デクリメント演算子を施す場合は、インク
リメント演算子と逆のことが起こる。例えば、
< が <?@ を指しているときに <
112:
i_ptr
に対してデクリメント演算子を適用 <
または < すると、< は一つ前の整
i_ptr = i_array;
数すなわち <?@ へのポインタとな
る。$ 型の記憶領域はバイトなので、これ
int i_array[3];
は < の値が減ることを意味している。
int *i_ptr;
一般に、ポインタと整数との加減算で
は、の値は >*
だけ増加または減少
することになる。したがって、例えば、< が
図 ) 配列とポインタ
<?@ を指している場合、.< : $/
は <?$@ を指すことになる。すなわち、この場合、-.< : $/ の値は、<?$@ と
なる。また、< は <?@ のアドレス、すなわち、<?@ へのポインタとなって
いるので、<?$@ の代わりに -.< : $/ と書くことが出来る。さらに、ポインタ変
数 < に対して、-.< : $/ の代わりに <?$@ と書いても良い。
プログラム例は、ポインタ変数を用いて配列 3:; にを代入し、正
しく代入できていることを確認するプログラムである。
プログラム例 )&#'
*
<$ 7"
<
< + <$
&+ 7 !!'*
< + <!!
に必要なヘッダファイル
型の配列 <$ を宣言
型へのポインタ変数 < を宣言
ポインタ変数 < に、配列 <$ の先頭要素のアドレスを代入
+ ∼ . に対して、
< が指している場所へを代入
次の整数が入っている場所を指すように < の値を更新
,
,
&+ 7 !!'
&3<$ 4" + 453 <$ "'
練習
+ ∼ . に対して、
と配列 <$ の番目の要素を出力
例のプログラムを、よく意味を考えながら実行せよ。レポート提出は不要。
に示すように、が変数へのポインタで
あり変数の値が「」の時に「 A」を実行すると、ポインタ変数の値変数のアドレスがポインタ変数に代入コピーされ、図のような状態になる。すなわち、
も変数へのポインタとなり、B の値は「」となる。もも同じ変数へのポイ
ンタとなっているので、例えば、の値やB の値を「」に変更するとB の値も「」に変化
する。
【ポインタのコピーとデータのコピー】図
int val;
int *pta;
int *ptb;
// intᆺኚᩘva lࡢᐉゝ
// intᆺ࡬ࡢ࣏࢖ࣥࢱኚᩘptaࡢᐉゝ
// intᆺ࡬ࡢ࣏࢖ࣥࢱኚᩘptbࡢᐉゝ
pta = &val;
*pta = 5;
// ࣏࢖ࣥࢱኚᩘpta࡟ኚᩘvalࡢ࢔ࢻࣞࢫࢆ௦ධ
// ptaࡀᣦࡋ࡚࠸ࡿሙᡤval࡟㸳ࢆ௦ධ
val:
ptb = pta;
// ptaࡢ್ࢆptb࡟௦ධ࣏࢖ࣥࢱࡢ௦ධ
val:
5
pta:
pta:
ptb:
ptb:
5
(b)
(a)
図
int
int
int
int
iva;
ivb;
*pta;
*ptb;
pta = &iva;
ptb = &ivb;
*pta = 5;
) ポインタのコピー
// intᆺኚᩘivaࡢᐉゝ
// intᆺኚᩘivbࡢᐉゝ
// intᆺ࡬ࡢ࣏࢖ࣥࢱኚᩘptaࡢᐉゝ
// intᆺ࡬ࡢ࣏࢖ࣥࢱኚᩘptbࡢᐉゝ
// ࣏࢖ࣥࢱኚᩘpta࡟ኚᩘivaࡢ࢔ࢻࣞࢫࢆ௦ධ
// ࣏࢖ࣥࢱኚᩘptb࡟ኚᩘvalࡢ࢔ࢻࣞࢫࢆ௦ධ
// ptaࡀᣦࡋ࡚࠸ࡿሙᡤiva࡟㸳ࢆ௦ධ
iva:
*ptb = *pta;
// ptaࡀᣦࡋ࡚࠸ࡿሙᡤivaࡢ್ࢆ
// ptbࡀᣦࡋ࡚࠸ࡿሙᡤivb ࡟௦ධࢹ࣮ࢱࡢ௦ධ
5
iva:
pta:
pta:
ivb:
ivb:
ptb:
ptb:
(a)
5
5
(b)
図 ) データのコピー
一方、図に示すように、が変数へのポインタ、は変数へのポインタであ
り変数の値が「」の時に、
「B B」を実行すると、が指している場所の値が
が指している場所に代入コピーされ、図のような状態になる。この時、B の
値は「」であるが、との値は異なっているため、例えば、の値やB の値を「」に
変更しても、やB の値は変化せず「」のままである。
【ポインタや配列の注意点】配列とポインタ変数はほぼ同じように用いることが出来るが、次の
点に注意する必要がある。
配列宣言ではデータの格納場所が確保されるので、すぐにでもデータを格納することが出
来る。
配列名は配列の先頭の要素を格納するアドレスを表す定数なので、配列名に別のアドレスを
代入することは出来ない
ポインタ変数の宣言では、ポインタの値アドレスの格納場所が確保されるだけで、実際の
データの格納場所は確保されない。このため、
ポインタ変数を宣言しただけでは、ポインタの指し示す場所アドレスにアクセスす
ることは出来ない
ポインタ変数には別のアドレスを代入することができる。
ポインタをコピー代入した場合、ポインタの値アドレスがコピーされるだけであり、そ
のポインタが指し示すデータがコピーされるわけではない
【ヒント】ポインタが分かりにくいときは、図を書いて考えると理解しやすくなる。
ポインタによる文字列処理
# 言語では、文字列は文字型の配列として扱うことができ、文字列の最後を示すために、最後に
バイトで表現さ
れる半角の英数字記号のことである。日本語のかなや漢字等は、バイト以上で表現されるため、
この節で扱う文字の対象外とする。
はヌル文字 I9I が付加される。なお、この節で扱う「文字」とは、文字が
プログラム例 G@H .;
G@H"
)&#'
*
+ !!" + 2C2
!!" + 22
!!" + 22
!!" + 22
!!" + 22
!!" + 252
!!" + 252
!!" + 22
&34
3
'
,
や記号定数 HIGG に必要なヘッダファイル文字列を格納するための型配列 " + 2C2 " + 22 ." + 22 7" + 22 :" + 22 0" + 252 &改行' 252 の代わりにや HIGG でもよい 252 以降は文字列には含まれない文字型配列の内容を文字列として出力 " や " で文字列を入出力する場合、書式制御文字として6 を用いる。このプログラ
ムでは、文字型の配列の先頭の要素から順に文字を代入しているが、最終的に配列名が
文字列4
!!9"4 を指し示すことになる図参照。したがって、最後の $* では、文字列
4
!!9"4が出力され文字 =（以降）は出力されない。
:;
CDC
-D
: ;
CC
:;
CC
:;
CC
:;
CC
:;
C9"C
$ -
:;
C9C
:;
C4C
これ以降は
文字列に含まれない
図 ) 文字列と配列
プログラム例は、" で読み込んだ文字列の長さを、文字型へのポインタ変数を用いて
求めるプログラムである。図参照
プログラム例 G@H .;
G@H"
に必要なヘッダファイル文字列を格納するための文字型配列 )&#'
*
文字型へのポインタを格納する変数を宣言文字列の長さを格納する変数 &34
3
'
+ + J&!! K+ 252'
,
文字型配列に文字列を入力に " へのポインタを代入最初はをに初期化が指しているところの文字が HIGG 文字で無い間、を増やすとともに !!
長さ &' を増やす入力された文字列とその長さを出力。 &3「4
」の長さ + 453 '
str[0] str[1] str[2] str[3] str[4]
str[n]
str
pt:
図 ) ポインタを利用して文字列の長さを求める
プログラム例は、" で文字型配列に読み込んだ文字列を、文字型へのポインタ変数
とを用いて文字型配列にコピーし、両者を出力するプログラムである。図参照
% で文字列を読み込む場合、空白文字やタブ、改行文字は文字列の区切りと見なされるので、これらの文字を含む
文字列を読み込むことはできない。空白文字やタブ、改行文字も文字列の中の文字として扱いたい場合は 1$- を用い
て１文字ずつ読み込み配列に順次格納する等の方法を用いる。
プログラム例 G@H .;
G@H" G@H"
を使うために必要なヘッダファイル文字列を格納する配列の宣言 )&#'
*
文字型へのポインタとを宣言 &3文字列を入力して下さい53'
&34
3 '
文字列を配列に入力 + ポインタ変数に配列の先頭を代入 + ポインタ変数に配列の先頭を代入 J& K+ 252'
が指している場所にある文字が252 でなければ !! + !!
が指している場所の文字をが指している場所にコピーし、とのポインタを増加 + 252
文字列の最後を示す252 をコピー &3D 4
53
'
配列の文字列を出力 &3>$ 4
53
'
配列の文字列を出力 ,
stra
pta:
ptb:
strb
図 ) ポインタによる文字列のコピー
練習
演習
例 ∼ のプログラムを、意味をよく考えながら実行せよ。レポート提出は不要。
例えば「8$EF」のようにCEC で区切られて入力された氏名を、氏 8$ と名
F に分割して出力するプログラムをポインタを用いて作成せよ。
name
shi:
mei:
図 ) 文字列の分割
【ヒント】まず、配列 "
にII で区切られた氏名を入れておく。次に、型へのポインタ
# に配列 "
の先頭要素へのポインタを代入する。ポインタが指す場所に格納され
ている文字がII で無い間、
を一つづつ増やすことにより文字II が格納されている場所を見
つける。そしてその文字IIポインタが指しているを JKK.I9I/ に置き換えを増や
す。これにより、ポインタが指す文字列は「氏」の部分、ポインタが指す文字列は「名」
の部分となる。図参照。
文字列定数は4
!!4のように、ダブルクォーテーションで文字列を囲って表す。
9を用いることにより、49"
!!4のように文字列の中に改行コードなどの制御コードを含ませ
ることもできる。文字列定数は、対応する文字コードの列が格納されている記憶領域へのポインタ
として扱われる。このことは、次のプログラムにより確かめることができる。
プログラム例
に必要なヘッダファイル )&#'
*
+ 3C3
&34
53'
,
文字型のポインタ変数を宣言 C という文字列へのポインタをに代入が指している文字列と改行コードを出力演習
入力した二つの文字列が等しければと出力し、そうでなければ " と出力するプロ
グラムをポインタを用いて作成せよ。
演習
空白文字や F?G 文字を含まない文字列をつ入力しととする、がの部分文
字列なら
に対するの開始位置の先頭から数えて何文字目からが始まるかを出力し、
が部分文字列として現れなければを出力するプログラムをポインタを用いて作成せよ。
の中に複数回現れる場合は、最初に現れる位置を出力するものとする。たとえば、
-- で -- の時はと出力し、 -- で -- の時はと出力す
るものとする。また、の長さを各々とするとき、作成したプログラムの実行時間の概略
をを用いて理論的に考察せよ。
の中に
なお、が
文字列は空白文字や 2 文字を含まないものとする。

Download Report