C言語基礎｜オブジェクトとアドレス

C言語基礎｜オブジェクトとアドレス

ポインタの前にここ！C言語は「値」より先に「場所（アドレス）」を理解すると一気にラクになる。

ポインタって聞くと、いきなり * やら & やらが出てきて「うっ…」となりがちですよね。
でも大丈夫。ポインタの正体は、実はすごく素朴で、

• オブジェクト（変数や配列の要素など）はメモリ上に置かれていて
• それぞれに 住所（アドレス） がある
• その住所を扱う仕組みがポインタ

…という流れなんです。

なのでまずは、ポインタの前段として「オブジェクトって何？」「アドレスって何？」を、ゆっくり丁寧に固めていきましょう。

オブジェクトとは（C言語でいう「置き場所つきのデータ」）

C言語でいう オブジェクト（object） は、ざっくり言うと

値を入れておける“実体”があって、メモリ上のどこかに置かれているもの

です。

オブジェクトに含まれる代表的な性質

この中でも、ポインタに直結するのが アドレス です。

「バラバラな箱」から「メモリの一部」へ（図でイメージ）

これまで変数を「箱」として見てきたのは正しい理解です。ただし実際の世界では、その箱は メモリという大きな空間のどこかに並んで置かれています。

図：2つの見方（同じものを別の角度から）

図A：バラバラの箱として見る（直感）

図B：メモリ空間の一部として見る（実態）

※番地やサイズは環境で変わります。ここでは説明用の例です。

アドレスとは（オブジェクトの住所）

アドレス（address） は、

オブジェクトがメモリ上のどこに置かれているかを表す番地

のことです。

さっきの図Bだと、n の先頭が 1000 なら「n のアドレスは 1000」という感じです。
この「先頭」の意味も大事で、複数バイトにまたがる場合でも 代表として先頭アドレス をアドレスとして扱います。

sizeofで分かる「大きさ」とアドレスの関係

オブジェクトには大きさがあります。大きさがあるということは、メモリ上で 領域を占有します。

型の大きさの例（代表例）

※正確な値は処理系で変わるので、必ず sizeof で確認できます。

アドレス演算子 &（オブジェクトの住所を取り出す）

オブジェクトのアドレスを取り出すのが 単項の &（アドレス演算子） です。

単項 & 演算子（アドレス演算子）

ここでの & は、ビットAND（2項演算子の &）とは別物です。
1つの値に対して使っていたらアドレス演算子、2つの値を並べていたらビットAND、という見分けが基本になります。

サンプルプログラム

「変数と配列要素のアドレス」を表示して、配列が連続して並ぶ雰囲気もつかむシンプルな例です。

プロジェクト名：chap10-2-1　ソースファイル名：chap10-2-1.c

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int    score = 10;
    double rate  = 1.25;
    int    data[3] = {100, 200, 300};

    puts("メモリ上の住所（アドレス）を確認します。");

    printf("score のアドレス  : %p\n", (void *)&score);
    printf("rate  のアドレス  : %p\n", (void *)&rate);

    printf("data[0]のアドレス : %p\n", (void *)&data[0]);
    printf("data[1]のアドレス : %p\n", (void *)&data[1]);
    printf("data[2]のアドレス : %p\n", (void *)&data[2]);

    return 0;
}

実行結果のイメージ（例）

メモリ上の住所（アドレス）を確認します。
score のアドレス  : 0x7ffd2c9a1a3c
rate  のアドレス  : 0x7ffd2c9a1a30
data[0]のアドレス : 0x7ffd2c9a1a20
data[1]のアドレス : 0x7ffd2c9a1a24
data[2]のアドレス : 0x7ffd2c9a1a28

アドレスの値や桁数、並び方は環境で変わります。
ただし配列は多くの場合、要素が連続して並び、int なら 4バイト刻みっぽく増えるのが見えてきます。

表示に使った命令（関数）と書式、何をする？

ここで出てきた命令（関数）は puts と printf です。

puts

• 書式：puts(文字列);
• 何をする？：文字列を表示し、最後に改行も出します
• 特徴：シンプルに1行出すのが得意

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します
• 例：printf("score のアドレス : %p\n", (void *)&score);

%p と (void *) の意味（アドレス表示の作法）

アドレスを表示するときの変換指定は %p です。p は pointer 由来です。

なぜ (void *) にキャストしているの？

printf の %p は、「ポインタ値（アドレス）を表示する」ための指定です。
Cでは %p に渡す値は void * 型 に合わせるのが作法なので、(void *)&score のように書くと安全で読みやすいです。

%p のポイント

配列要素のアドレスが「規則的」に増える理由

配列は基本的に 同じ型の要素が連続して並ぶので、要素のアドレスはだいたい次の関係になります。

• &data[1] は &data[0] より int 1個分 だけ後ろ
• &data[2] は &data[1] より int 1個分 だけ後ろ

図：配列は横並び（連続領域）

この「連続して並ぶ」が、次に学ぶ ポインタ演算 や 配列とポインタの関係 に効いてきます。

注意：register 変数は & できない（古典ルール）

古いCの考え方では、register 指定された変数は「レジスタに置くかも」なので、メモリ上の住所が取れない扱いになり、& を付けるとエラーになり得ます。

ただ、最近のコンパイラでは最適化の都合もあり、register 自体あまり使われません。
試験や文法として「&できないことがある」を知っておく、くらいでOKです。

まとめ（ここが腹落ちするとポインタが楽）

• オブジェクトはメモリ上の実体で、性質として 型・大きさ・アドレス を持つ
• アドレスは「置かれている場所（番地）」
• アドレスは & で取り出せる。
• 表示は %p を使い、(void *) にキャストして渡すのが作法
• 配列要素は連続して並ぶので、アドレスが規則的に増える。