c言語配列代入とその周辺の奇妙な世界

blog 2025-01-23 0Browse 0

C言語における配列の代入は、プログラミングの基礎でありながら、時に奇妙な振る舞いを見せることがあります。この記事では、C言語の配列代入に関する多角的な視点から、その特性や注意点、さらには関連する興味深いトピックについて探っていきます。

1. 配列代入の基本

C言語では、配列の代入は単純な代入演算子では行えません。例えば、以下のコードはコンパイルエラーとなります。

int arr1[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
int arr2[5];
arr2 = arr1; // エラー

この場合、配列の各要素を一つずつコピーする必要があります。

for (int i = 0; i < 5; i++) {
    arr2[i] = arr1[i];
}

2. 配列とポインタの関係

C言語では、配列名はその配列の先頭要素へのポインタとして扱われます。このため、以下のようなコードは合法です。

int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
int *ptr = arr;

しかし、ポインタと配列は厳密には異なるものであり、この違いを理解することが重要です。

3. 多次元配列の代入

多次元配列の代入も、一次元配列と同様に要素ごとのコピーが必要です。例えば、2次元配列の場合、以下のようにします。

int arr1[2][3] = {{1, 2, 3}, {4, 5, 6}};
int arr2[2][3];
for (int i = 0; i < 2; i++) {
    for (int j = 0; j < 3; j++) {
        arr2[i][j] = arr1[i][j];
    }
}

4. 配列代入の効率

配列の代入は、特に大きな配列の場合、効率が重要です。メモリコピー関数を使用することで、より効率的に配列をコピーすることができます。

#include <string.h>
int arr1[1000];
int arr2[1000];
memcpy(arr2, arr1, sizeof(arr1));

5. 配列代入の奇妙な振る舞い

C言語の配列代入には、時に予期しない振る舞いが見られることがあります。例えば、以下のコードは一見正しそうですが、実際には未定義の動作を引き起こす可能性があります。

int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
int *ptr = arr;
ptr[5] = 6; // 未定義の動作

6. 配列代入とメモリ管理

配列の代入を行う際には、メモリの管理にも注意が必要です。特に動的メモリ割り当てを使用する場合、メモリリークやダングリングポインタを防ぐための適切な管理が求められます。

int *arr1 = malloc(5 * sizeof(int));
int *arr2 = malloc(5 * sizeof(int));
// 配列のコピー
memcpy(arr2, arr1, 5 * sizeof(int));
// メモリの解放
free(arr1);
free(arr2);

7. 配列代入の応用

配列の代入は、さまざまな応用が可能です。例えば、配列のソートや検索、さらには行列演算など、多岐にわたる分野で利用されます。

// 配列のソート例
#include <stdlib.h>
int compare(const void *a, const void *b) {
    return (*(int*)a - *(int*)b);
}
int arr[5] = {5, 3, 1, 4, 2};
qsort(arr, 5, sizeof(int), compare);