C言語基礎｜大文字・小文字の変換

英字だけを、きれいに統一！ toupper / tolower で文字列の見た目を整えよう

大文字・小文字をそろえると、文字列が読みやすくなる

ユーザー入力やログ、ID、ファイル名みたいな文字列って、大文字と小文字が混ざりがちです。
でも「大文字に統一」「小文字に統一」できると、検索もしやすいし、比較もラクになります。

ここでは、文字列を先頭から順に走査して、英字だけを変換する方法を学びます。
ポイントは、英字以外（数字や記号）はそのままにできること。C言語標準ライブラリの toupper と tolower が、その仕事をうまくやってくれます。

変換の全体像：1文字ずつ見て、必要なら置き換える

文字列走査と変換（イメージ）

図の説明

文字列は配列（char の並び）なので、先頭から s[i] を順に見ていけます
toupper / tolower の返り値を、そのまま s[i] に代入すると「その場で更新」できます
数字や記号は変換されずに残ります

サンプルプログラム

入力は空白を含めない想定で scanf を使います。

プロジェクト名：chap9-10-1　ソースファイル名：chap9-10-1.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。

// 文字列内の英字を大文字／小文字に変換
#include <ctype.h>
#include <stdio.h>

// 文字列内の英字を大文字に変換
void str_toupper(char s[])
{
    int i = 0;
    while (s[i]) {
        s[i] = toupper((unsigned char)s[i]);
        i++;
    }
}

// 文字列内の英字を小文字に変換
void str_tolower(char s[])
{
    int i = 0;
    while (s[i]) {
        s[i] = tolower((unsigned char)s[i]);
        i++;
    }
}

int main(void)
{
    char str[128];

    printf("英字まじりの文字列を入力してください：");
    scanf("%127s", str);

    str_toupper(str);
    printf("大文字にそろえる：%s\n", str);

    str_tolower(str);
    printf("小文字にそろえる：%s\n", str);

    return 0;
}

実行例

英字まじりの文字列を入力してください：KaTaKaNa-Box_19
大文字にそろえる：KATAKANA-BOX_19
小文字にそろえる：katakana-box_19

toupper と tolower が「安全」な理由

toupper / tolower は、英字以外を変換しません。
なので、数字や記号を壊さずに「英字だけ」を統一できます。

変換の挙動（例）

入力文字	toupper の結果	tolower の結果	ひとこと
'a'	'A'	'a'	小文字→大文字
'Z'	'Z'	'z'	大文字→小文字
'7'	'7'	'7'	数字はそのまま
'-'	'-'	'-'	記号もそのまま

表の説明

変換対象は基本的に半角の英字です。
それ以外は「触らずに返す」ので、文字列の構造を保てます。

命令の書式と「何をする命令か」

while の書式と役割

書式
while (条件式) 文;
何をする？
条件式が真のあいだ文を繰り返します。
今回は s[i] が 0（終端のナル文字）になるまで、文字を走査します。

代入の書式と役割

書式
左辺 = 右辺;
何をする？
右辺の値を左辺に入れます。
今回は s[i] = toupper(...) の形で、変換結果を同じ場所へ上書きしています。

toupper の書式と役割

書式
int toupper(int c);
何をする？
c が英小文字なら対応する英大文字に変換して返します。
英小文字でなければ、そのまま返します。

tolower の書式と役割

書式
int tolower(int c);
何をする？
c が英大文字なら対応する英小文字に変換して返します。
英大文字でなければ、そのまま返します。

なぜ (unsigned char) を付けているの？

toupper / tolower は「引数に EOF か、unsigned char として表現できる値」を渡す前提で使うのが安全です。
char が負の値になり得る環境もあるので、付けておくと安心です。

変換関数に渡すときの考え方

渡し方	安全性	理由
toupper(s[i])	環境によって注意	char が負になる場合がある
toupper((unsigned char)s[i])	安全寄り	値域が確実に正になる

表の説明

日本語などマルチバイト文字は、この変換では対象外です
英字処理に限定して使うのが基本です

変換関数を2つ書くのが面倒なら、共通化もできる

「大文字化」と「小文字化」は構造が同じなので、関数ポインタで共通化もできます。
ただ、最初は2つに分けた方が読みやすいので、教材としては分ける形が分かりやすいです。

2つの関数が同じ形（イメージ）

str_toupper: s[i] = toupper(...)
str_tolower: s[i] = tolower(...)
どちらも「走査して上書き」

演習問題

演習9-10：文字列から数字文字を全部取り除く

文字列 s 内のすべての数字文字を除去する関数を作成せよ。
void del_digit(char s[]);

たとえば AB1C9 を受け取ったら、ABC に更新する。

解答例

プロジェクト名：chap9-10-2　ソースファイル名：chap9-10-2.c

#include <stdio.h>

void del_digit(char s[])
{
    int r = 0;  // 読み取り位置
    int w = 0;  // 書き込み位置

    while (s[r]) {
        if (!(s[r] >= '0' && s[r] <= '9')) {
            s[w] = s[r];
            w++;
        }
        r++;
    }
    s[w] = 0;   // 終端を付け直す
}

int main(void)
{
    char s[128];

    printf("文字列：");
    scanf("%127s", s);

    del_digit(s);

    printf("数字を除去：%s\n", s);

    return 0;
}

解説

文字列を「読む位置 r」と「書く位置 w」で分けると、削除が簡単になります。
数字以外だけを前に詰めてコピーして、最後に 0（ナル文字）を付け直します。
文字列はナル文字で終わるルールなので、終端処理がとても大事です。