C言語における配列とポインタの関係を理解する

配列とポインタの関係

このチュートリアルでは、Cプログラミングにおける配列とポインタの関係について学びます。また、ポインタを使って配列要素にアクセスする方法も解説します。

配列とポインタの関係を学ぶ前に、以下の2トピックを確認しておいてください：

• C言語の配列
• C言語のポインタ

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配列とポインタの関係

配列は連続したデータのブロックです。配列要素のアドレスを表示するプログラムを書いてみましょう。

#include <stdio.h>
int main() {
    int x[4];
    int i;
    for(i = 0; i < 4; ++i) {
        printf("&x[%d] = %p\n", i, &x[i]);
    }
    printf("Address of array x: %p", x);
    return 0;
}

出力

&x[0] = 1450734448
&x[1] = 1450734452
&x[2] = 1450734456
&x[3] = 1450734460
Address of array x: 1450734448

配列xの連続する2要素間には4バイトの差があります。これはintのサイズが4バイトだからです（当環境のコンパイラでは）。

&x[0]とxのアドレスが同じであることに注目してください。変数名xが配列の最初の要素を指しているためです。

上記の例から、&x[0]はxと等価であり、x[0]は*xと等価であることがわかります。

同様に、

• &x[1]はx+1と等価で、x[1]は*(x+1)と等価。
• &x[2]はx+2と等価で、x[2]は*(x+2)と等価。
• …
• 一般に、&x[i]はx+iと等価で、x[i]は*(x+i)と等価。

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例1: ポインタと配列

#include <stdio.h>
int main() {
    int i, x[6], sum = 0;
    printf("Enter 6 numbers: ");
    for(i = 0; i < 6; ++i) {
        // scanf("%d", &x[i]); と等価
        scanf("%d", x+i);
        // sum += x[i] と等価
        sum += *(x+i);
    }
    printf("Sum = %d", sum);
    return 0;
}

プログラムを実行すると、以下のように出力されます：

Enter 6 numbers: 2 3 4 4 12 4
Sum = 29

ここでは6要素の配列xを宣言し、ポインタを使って要素にアクセスしています。

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ほとんどの文脈では、配列名はポインタに退化します。簡単に言えば、配列名はポインタに変換されます。それがポインタで配列要素にアクセスできる理由です。しかし、ポインタと配列は同一ではないことを覚えておいてください。

配列名がポインタに退化しないケースもいくつかあります。詳細は「配列名がポインタに退化しない場合」を参照してください。

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例2: 配列とポインタ

#include <stdio.h>
int main() {
    int x[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int* ptr;
    // ptrに3番目の要素のアドレスを代入
    ptr = &x[2];
    printf("*ptr = %d \n", *ptr); // 3
    printf("*(ptr+1) = %d \n", *(ptr+1)); // 4
    printf("*(ptr-1) = %d", *(ptr-1)); // 2
    return 0;
}

実行結果：

*ptr = 3
*(ptr+1) = 4
*(ptr-1) = 2

この例では、&x[2]（3番目の要素のアドレス）がポインタptrに代入されます。したがって、*ptrを出力すると3が表示されます。

*(ptr+1)は4番目の要素、*(ptr-1)は2番目の要素を与えます。