C言語のポインタについて

ポインタとアドレス

通常の変数への値の代入は次のように行われます。


int data;	/* (1) */
data = 25;	/* (2) */

この時のメモリ使用状況をイメージ化したものは、次のようになります。

同じことをポインタを使って行うと次のようになります。


int data;	/* (1) */
int *buf;	/* (2) */
buf = &data;	/* (3) */
*buf = 25;	/* (4) */

この時のメモリ使用状況をイメージ化したものは、次のようになります。

(1)が実行された時にint型の変数data用のメモリ領域が確保されます。

続いて(2)が実行されるとint型のポインタであるbuf変数用のメモリ領域が確保されます。この文は*bufがint型であることを表しています。

(3)でdata変数用のメモリ領域のアドレスがbuf変数に格納されます。単項演算子&はオブジェクトのアドレスを与えます。

そして(4)でbufポインタが指しているアドレスに対して25が書き込まれます。単項演算子*は間接演算子で、これをポインタに適用すると、そのポインタが指しているオブジェクトにアクセスできます。このようにしてdata変数に25が入ります。

ポインタの使用例

ポインタの使用例としてswap関数を書いてみます。この関数はint型の2つの変数の値を入れ替えると言う関数です。

C言語では、関数に渡す引数は全て値で受渡しされます。値がコピーされて渡されるため、呼び出された関数側でパラメータの内容を変更しても、元の引数の内容を変えることはできません。

呼び出し元の引数の値を変えたい場合には、このswap関数の使用例のようにポインタを使用します。このような例はポインタ使用法の最もポピュラーなものです。


#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

void swap(int *x, int *y);

int main(int argc, char *argv[])
{
	int a, b;

	/* 引数のチェック */
	if (argc != 3) {
		printf("Usage: %s <number1>  <number2>¥n", argv[0]);
		return 0;
	}

	/* 引数を取得,atoi()でintに変換 */
	a = atoi(argv[1]);
	b = atoi(argv[2]);

	/* 変数の内容を入れ替える */
	swap(&a, &b);

	/* 変数の内容を出力 */
	printf("%d %d¥n", a, b);

	return 0;
}

void swap(int *x, int *y)
{
	int tmp;

	tmp = *x;
	*x = *y;
	*y = tmp;
}

順番に説明します。


#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

この部分で、C言語の標準ライブラリを使用するためにヘッダをインクルードしています。


void swap(int *x, int *y);

swap関数のプロトタイプ宣言です。引数の型がint型ではなく、intのポインタであることに注目してください。


int main(int argc, char *argv[])
{
	int a, b;

	/* 引数のチェック */
	if (argc != 3) {
		printf("Usage: %s <number1>  <number2>¥n", argv[0]);
		return 0;
	}

	/* 引数を取得,atoi()でintに変換 */
	a = atoi(argv[1]);
	b = atoi(argv[2]);

main()の冒頭でint型の変数a,bを宣言し、その後、引数を取得、atoi()でint型に変換し、aとbに代入しています。


swap(&a, &b);

swap関数をコールします。この時引数に渡すものは変数a,b、それぞれのアドレスです。aとbの値ではないことに注意してください。swap関数本体を見てみましょう。


void swap(int *x, int *y)
{
	int tmp;

	tmp = *x;
	*x = *y;
	*y = tmp;
}

渡されたa,bのアドレスをintのポインタであるxとyで受け取ります。int型の変数tmpを宣言し、その中に*xを代入します。*xはポインタxが指し示しているところの内容(すなわち変数aの内容)です。次に*xに*yを代入。*yはポインタyが指し示しているところの内容(すなわち変数bの内容)ですので、これで変数aに変数bの値が代入されました。最後に*yにtmpを代入し、これで変数bに変数aの値が代入されたことになります。

	printf("%d %d¥n", a, b);

	return 0;
}

main()の最後で変数a,bの内容を出力しています。このプログラムを実行するとコマンドラインから渡した2つの引数の順番が入れ替わって表示されます。

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