C言語基礎｜ポインタと関数

C言語基礎｜ポインタと関数

関数に「値」じゃなく「住所」を渡すだけで、C言語は一気に自由になる。

C言語のポインタが本領発揮する場面のひとつが、関数の引数です。

関数に値を渡すだけだと、関数の中でいくら頑張っても、呼び出し元の変数は変わりません。
これはC言語が基本的に 値渡し（コピー） だからです。

でも「呼び出し元の変数を、関数から変更したい」「結果を2つ以上返したい」みたいな要求って、実務でも学習でもめちゃくちゃよく出ますよね。

そこで、関数に渡すのを「値」から「住所（アドレス）」へ切り替えます。
つまり ポインタを引数にするということです。

ポインタを渡す ＝ 「この住所の箱を直接いじってください」とお願いする

この発想が分かると、関数設計がグッと楽になりますよ。

なぜ普通の引数だとダメ？（値渡しの復習）

まず、呼び出し側の変数を変更したいのに、次のように書くのはNGです。

NG例：仮引数はコピーなので、呼び出し元は変わらない

void set_fixed(int p)
{
    p = 42;
}

図：値渡しは「コピーを渡す」

解決策：ポインタを引数にして、参照外しで書き換える

ポインタを受け取る関数は、こう考えると分かりやすいです。

• 呼び出し側：&x を渡す（xの住所を渡す）
• 関数側：*p に代入する（住所の先の中身を書き換える）

ポインタ引数の基本形

サンプルプログラム

指定した変数を0にリセットする関数 reset_to_zeroを用いたプログラム例です。

プロジェクト名：chap10-5-1　ソースファイル名：chap10-5-1.c

Visual Studio でこのプログラムを実行するには、SDLチェック設定を変更しておく必要があります。
１．プロジェクト名を右クリックして、「プロパティ」をクリックします。
２．「C/C++」→「全般」→「SDLチェック」を「いいえ」に切り替えて「OK」をクリックします。

#include <stdio.h>

// pが指す変数を0にする
void reset_to_zero(int *p)
{
    *p = 0;
}

int main(void)
{
    int hp = 80;
    int mp = 25;
    int sel;

    puts("現在のステータスです。");
    printf("hp = %d\n", hp);
    printf("mp = %d\n", mp);

    printf("どちらをリセットしますか？ 0:hp  1:mp  = ");
    scanf("%d", &sel);

    if (sel == 0) {
        reset_to_zero(&hp);
    } else {
        reset_to_zero(&mp);
    }

    puts("リセット後のステータスです。");
    printf("hp = %d\n", hp);
    printf("mp = %d\n", mp);

    return 0;
}

何が嬉しい？

関数 reset_to_zero の中で直接 hp や mp に触っていないのに、呼び出し元の値が変わります。
これは、渡しているのが「値」ではなく「住所」だからです。

関数呼び出しで起きていること（図で理解）

sel が 0 のときを例にします。

図：&hp が p にコピーされ、*p が hp の別名になる

ここがポイント（超重要）

• p 自体は「住所」という値を持つだけ
• *p が「住所の先の本人（オブジェクト）」を表す。
• だから *p に代入すると、呼び出し元が変わる。

和や差など「複数結果」を返すときもポインタが便利

C言語の関数が返せる return は基本的に1個だけです。
そこで「結果を入れる箱を呼び出し側が用意し、その住所を渡す」というスタイルが定番になります。

複数結果の受け渡しパターン

演習問題

演習10-1：値を範囲内に丸める関数を作ろう

score が 0 未満なら 0 に、200 より大きければ 200 に更新し、0～200 の範囲なら変更しない関数 clamp_score を作成せよ。

関数プロトタイプ：

void clamp_score(int *score);

解答例

プロジェクト名：chap10-5-2　ソースファイル名：chap10-5-2.c

Visual Studio でこのプログラムを実行するには、SDLチェック設定を変更しておく必要があります。
１．プロジェクト名を右クリックして、「プロパティ」をクリックします。
２．「C/C++」→「全般」→「SDLチェック」を「いいえ」に切り替えて「OK」をクリックします。

#include <stdio.h>

void clamp_score(int *score)
{
    if (*score < 0) {
        *score = 0;
    } else if (*score > 200) {
        *score = 200;
    }
}

int main(void)
{
    int s;

    puts("点数を入力してください（例：-5 や 250 も試してね）。");
    printf("score = ");
    scanf("%d", &s);

    clamp_score(&s);

    printf("補正後の score = %d\n", s);
    return 0;
}

解説（なぜポインタが必要？）

• clamp_score の中で *score を変更すると、呼び出し元の変数 s が書き換わります。
• 値渡し（int score）にしてしまうと、関数内のコピーが変わるだけで s は変わりません。
• 「呼び出し元の変数を更新したい」＝「住所を渡して書き換える」が合言葉です。

登場する命令（関数）と書式・何をする？

この記事で出てきた要素を、命令（関数）中心に整理します。

reset_to_zero（自作関数）

• 書式：reset_to_zero(変数のアドレス);
• 何をする？：渡された住所の先にある int を 0 に書き換える
• 重要：引数は int *（intの住所）

clamp_score（自作関数）

• 書式：clamp_score(変数のアドレス);
• 何をする？：渡された住所の先の値を 0～200 に収める

puts

• 書式：puts(文字列);
• 何をする？：文字列を表示し、最後に改行も出す

printf

• 書式：printf(書式文字列, 引数1, 引数2, ...);
• 何をする？：書式に合わせて値を表示する

scanf

• 書式：scanf(書式文字列, 変数のアドレス, ...);
• 何をする？：入力を読み取り、指定した変数へ格納する。
• ポイント：格納先の住所が必要なので &s のように書く。

& と * の役割をもう一度表で整理

使った表や図の説明（読み方）

• 値渡しの図は「コピーが渡される」ので呼び出し元が変わらないことを表しています。
• ポインタ渡しの図は「住所がコピーされる」だけなので、コピー先の p から元の hp に到達できることを表しています。
• & と * の表は「住所を渡す側」と「住所の先をいじる側」を対応づけるための整理です。