C言語基礎｜文字列の配列

文字列がたくさん登場したら、配列で並べる？それともポインタで束ねる？――選び方でメモリ効率も自由度も変わる！

文字列が1つだけなら、char 配列や char * で十分でした。
でも現実のプログラムでは「メニュー一覧」「エラーメッセージ一覧」「曜日名」「コマンド名」みたいに、文字列の集まりを扱うことがよくあります。

そこで登場するのが 文字列の配列です。
実は文字列の表現には「配列による文字列」と「ポインタによる文字列」がありましたよね。
文字列の集まりも同じで、次の2通りで実現できます。

配列による文字列の配列（2次元配列：文字の箱を並べる）
ポインタによる文字列の配列（ポインタ配列：文字列の先頭住所を並べる）

この違いを、表と図でしっかり整理していきましょう。

文字列の配列は2通りある

2つの実現方法の全体比較

実現方法	宣言例	正体	文字列の長さ	メモリの特徴	よくある用途
配列による文字列の配列	char a[][6] = {"DOG", "CAT", "BIRD"};	char の2次元配列（固定長の箱×個数）	最大長に合わせて固定	すべて連続配置、短い文字列は空きが出る	書き換える予定がある文字列群、固定サイズで扱いたい
ポインタによる文字列の配列	const char *p[] = {"RED", "GREEN", "BLUE"};	ポインタの配列（住所札の集合）	バラバラでOK	文字列本体は別領域、並びは連続とは限らない	表示専用の定数文字列、差し替えや並び替えをしたい

この表の説明

左は「箱を並べる」ので 整列して管理しやすいけど空きが出やすい
右は「住所札を並べる」ので 効率よく可変長を扱えるけど配置は散らばる
という違いです。

サンプルプログラム

プロジェクト名：chap11-3-1　ソースファイル名：chap11-3-1.c

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    char  animal[][6] = {"DOG", "CAT", "BIRD"};          // 配列による文字列の配列（最大5文字+終端）
    const char *color[] = {"RED", "GREEN", "BLUE"};      // ポインタによる文字列の配列

    puts("【配列で持つ文字列一覧】");
    for (int i = 0; i < 3; i++)
        printf("animal[%d] = %s\n", i, animal[i]);

    puts("【ポインタで持つ文字列一覧】");
    for (int i = 0; i < 3; i++)
        printf("color[%d] = %s\n", i, color[i]);

    return 0;
}

実行結果（例）

【配列で持つ文字列一覧】
animal[0] = DOG
animal[1] = CAT
animal[2] = BIRD
【ポインタで持つ文字列一覧】
color[0] = RED
color[1] = GREEN
color[2] = BLUE

配列による文字列の配列（2次元配列）

どういう構造？

宣言はこうでした。

形式：char 変数名[行数][列数];
今回：char animal[][6]

ここでの「列数 6」は、1つの文字列を入れる箱の大きさです。
"DOG" は 3文字ですが、終端の '\0' が必要なので 最低4。
今回は余裕を持って 6 にしています（最大5文字＋'\0'）。

2次元配列（箱が連続して並ぶ）

この図の説明

各行 animal[i] が「固定長の文字列ボックス」
短い文字列だと末尾に 未使用領域が残る。
その代わり、全体は きっちり連続配置されます。

メモリ量のイメージ

占有サイズ：行数×列数バイト
例：3×6 = 18 バイト（char は1バイト想定）

ポインタによる文字列の配列（ポインタ配列）

どういう構造？

宣言はこうでした。

形式：char *変数名[要素数];
今回：const char *color[]

この配列の中身 color[i] は、文字列そのものではなく 先頭文字へのポインタです。
つまり「文字列の住所札が3枚並んでいる」状態です。

ポインタ配列（住所札＋文字列本体）

この図の説明

color の配列領域：ポインタが3つ並ぶ。
文字列本体：別の場所（静的領域）に置かれることが多い。
文字列同士が隣り合うとは限らないので、前後関係を当てにできません。

メモリ量のイメージ

ポインタ配列：sizeof(char *) × 要素数
文字列本体：各リテラルのバイト数（終端 '\0' 含む）の合計
※ sizeof(char *) は環境依存（64bit環境なら8バイトが多い）です。

2つの [ ] で2次元っぽく見える理由

ポインタ配列 color は「2次元配列ではない」のに、color[i][j] のように書けます。

color[i][j] の意味

表記	実際に起きていること
color[i]	i番目の文字列の先頭を指すポインタ
color[i][j]	i番目の文字列の j文字目（= *(color[i] + j)）

この表の説明

最初の [i] で「どの文字列か」を選ぶ
次の [j] で「その文字列の何文字目か」を選ぶ
という2段階のアクセスになっています。

どちらを選ぶ？判断のコツ

選び方の実務目線

やりたいこと	おすすめ	理由
文字列を書き換えたい	2次元配列	配列の中身は自分の領域なので安全に編集しやすい。
文字列の長さがバラバラで無駄を減らしたい	ポインタ配列	必要な長さだけ確保され、空きが出にくい。
文字列の並び替えをしたい	ポインタ配列	住所札を並べ替えるだけで済む。
サイズが固定で扱いやすくしたい	2次元配列	1行の長さが一定で処理が単純になる。

登場する命令（関数）の書式と役割

puts

書式：puts(文字列);
何をする命令？：文字列を表示して、最後に改行を付ける
特徴：printf よりシンプル（書式指定はできない）

printf

書式：printf(書式文字列, 引数1, 引数2, ...);
何をする命令？：書式に従って表示する
今回の主役：%s（char へのポインタを受け取り、'\0' まで表示）

演習問題

演習11-2

サンプルプログラムの for 文の 3 を埋め込みにせず、計算で求めるように書きかえよ。

解答例（配列要素数を計算）

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    char  animal[][6] = {"DOG", "CAT", "BIRD"};
    const char *color[] = {"RED", "GREEN", "BLUE"};

    int animal_count = (int)(sizeof(animal) / sizeof(animal[0]));
    int color_count  = (int)(sizeof(color)  / sizeof(color[0]));

    puts("【配列で持つ文字列一覧】");
    for (int i = 0; i < animal_count; i++)
        printf("animal[%d] = %s\n", i, animal[i]);

    puts("【ポインタで持つ文字列一覧】");
    for (int i = 0; i < color_count; i++)
        printf("color[%d] = %s\n", i, color[i]);

    return 0;
}

解説（ここが大事）

sizeof(animal) は「2次元配列全体のバイト数」
sizeof(animal[0]) は「1行分（char[6]）のバイト数」
割り算で「行数」が出ます

同様に color も、配列全体 ÷ 1要素（ポインタ1個）で要素数が出ます。
※この方法は「配列として見えている範囲」で有効です。関数の引数にすると配列はポインタに変換されるので注意です。