C言語基礎｜文字列関連の標準ライブラリ

C言語基礎｜文字列関連の標準ライブラリ

文字列処理は車の運転と同じ！―安全装備（string.h）を使えば、速く・正確に・事故（バグ）を減らせる。

これまで、strlen や文字列コピーを自作して「仕組み」をしっかり理解してきました。ここからは一歩進んで、実務で本当に使う武器＝標準ライブラリを使いこなしていきます。

C言語の文字列は、\0（ナル文字）で終わる char の並びです。だからこそ、コピー・連結・比較・検索などの処理は定番化されていて、<string.h> に便利な関数がまとまっています。
自作するより 速い・読みやすい・テスト済み のことが多いので、まずは標準関数を正しく使えることが大事です。

<string.h> の代表的な関数一覧（用途別に整理）

提示された Table 11C-1 を、学習しやすいように「目的」でまとめ直します。

restrict って何？（超ざっくり安全メモ）

プロトタイプに restrict が付くことがあります。これはコンパイラに対して、

• このポインタが指す領域は、他の restrict ポインタが指す領域と重ならない前提で最適化していいよ

という意味合いです。
そのため、例えば strcpy は コピー元とコピー先が重なる状況は未定義です。重なる可能性があるなら memmove を使う、という判断につながります。

strcpy 関数：文字列をコピーする

書式

• ヘッダ：#include <string.h>
• 形式：char *strcpy(char * restrict s1, const char * restrict s2);

何をする命令なのか（役割）

• s2 が指す文字列（\0 まで）を、s1 が指す配列へコピーする
• コピー元とコピー先が重なると動作は未定義
• 返り値は s1（コピー先の先頭）を返す

strcpy の要点

strncpy 関数：文字数を制限してコピーする

書式

• ヘッダ：#include <string.h>
• 形式：char *strncpy(char * restrict s1, const char * restrict s2, size_t n);

何をする命令なのか（役割）

• 最大 n 文字ぶんコピーする
• s2 の長さが n 未満なら、残りを \0 で埋める
• s2 の長さが n 以上なら、\0 を付けない（ここが事故ポイント！）
• 返り値は s1

strncpy の事故ポイント

strcpy と strncpy の違い（イメージ）

strcpy:    コピー元が終わるまで（\0 まで）全部コピー

strncpy:   n 文字だけコピー（\0 は入らないことがある）
           → 表示や strlen が暴走する原因になりうる

サンプルプログラム

「入力した文字列を safety という配列にコピーし、さらに先頭3文字だけを short にコピーする」プログラム例です。

プロジェクト名：chap11-9-1　ソースファイル名：chap11-9-1.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>
#include <string.h>

int main(void)
{
    char input[128];
    char safe[128];
    char short3[4];   // 3文字 + \0

    printf("好きな単語を入力してください：");
    scanf("%127s", input);

    strcpy(safe, input);
    printf("丸ごとコピーしました：%s\n", safe);

    strncpy(short3, input, 3);
    short3[3] = '\0';   // strncpy の落とし穴対策：自分で終端を付ける
    printf("先頭3文字だけコピーしました：%s\n", short3);

    return 0;
}

ポイント：

• scanf は %127s にして安全寄りにしています。
• strncpy を使ったあと 必ず short3[3] = '\0' を入れて「文字列として成立」を保証しています。
  ここがめちゃ大事です。

strcpy の返り値が便利な理由（連続処理が書ける）

strcpy はコピー先の先頭を返すので、次のように「コピーしながら表示」ができます。

例：コピーしてすぐ表示

printf("結果：%s\n", strcpy(safe, input));

なぜこう書ける？

strncpy がバグにつながる典型例（なぜ危ない？）

例えば次のようにすると、s は \0 で終わらない可能性があります。

char s[5] = {'X','X','X','X','X'};
strncpy(s, "12345", 2);

結果は先頭2文字だけ書き換わり、残りは X のままです。
つまり、s のどこにも \0 が無ければ 文字列として扱えず、printf の %s や strlen がメモリの奥まで探しに行って危険です。

演習問題

演習11-4

次の仕様の関数 my_strcpy と my_strncpy を作成してください。

• my_strcpy(d, s) は s を d に \0 までコピーし、d を返す
• my_strncpy(d, s, n) は最大 n 文字コピーし、d を返す
  ただし標準 strncpy と同じ仕様（n 以上なら \0 を付けない）にする

プロトタイプ：

#include <stddef.h>
char *my_strcpy(char *d, const char *s);
char *my_strncpy(char *d, const char *s, size_t n);

解答例

#include <stddef.h>

char *my_strcpy(char *d, const char *s)
{
    char *t = d;
    while ((*d++ = *s++) != '\0')
        ;
    return t;
}

char *my_strncpy(char *d, const char *s, size_t n)
{
    char *t = d;

    while (n > 0 && *s != '\0') {
        *d++ = *s++;
        n--;
    }
    while (n > 0) {     // 余りは \0 埋め
        *d++ = '\0';
        n--;
    }

    return t;
}

解説

• my_strcpy は \0 までコピーするので、コピー後は必ず文字列になります。
• my_strncpy は「余ったら \0 埋め」だが、「足りない（nが小さい）と \0 を入れない」ケースがあり得ます。
  → 使う側が終端を保証する設計が必要です。