C言語入門｜10章の練習問題

C言語入門｜10章の練習問題

10章では、ポインタと配列の境界をさらに深く学習し、
memcpy / memcmp、配列を関数に渡す際の振る舞い、
そして スタック vs ヒープのメモリ確保 など、
“実務で頻繁に使われる超重要テーマ” を扱いました。

特に、

• 配列は関数に渡すとポインタになる。
• memcpy はアドレスを起点にバイト単位でコピーする。
• memcmp はバイト列の比較を行う。
• 配列名と &配列名 と &配列[0] の違い。
• malloc によるヒープ領域の確保

こういった「これまでのCの知識を結びつける概念」が一気に登場した章です。

この記事では、10章の理解を定着させるための練習問題を紹介しつつ、
図や表を使って配列・ポインタ・メモリの関係をやさしく説明します。

配列とポインタの関係

配列とアドレスの関係

ここで重要なポイント

• ages は「ages[0] のアドレス」として扱われる。
• &ages と &ages[0] は厳密には型が違うが、アドレス値は一致する。
• ages[i] は *(ages + i) と同じ意味
• i[ages] のように逆順でも実は動く（絶対に真似しないほうが良い）

標準関数 memcpy / memcmp の書式と役割

これらは「配列を丸ごとコピーしたい」「配列同士を比較したい」というときの定番関数です。

スタックとヒープの違い

10章の練習問題

【練習10-1】（memcpy・memcmp・配列渡しの性質）

次のプログラムについて、問いに答えてください。

プロジェクト名：10-12-1　ソースファイル名： sample10-12-1.c

#include <stdio.h>
#include <string.h>

void showValues(int nums[4])
{
    for (int i = 0; i < 4; i++) {
        printf("%d番目：%d\n", i + 1, nums[i]);
    }
}

int main(void)
{
    int x[] = {5, 10, 15, 20};
    int y[4];

    showValues(x);
    memcpy(y, x, sizeof(x));

    showValues(y);

    if (memcmp(x, y, sizeof(x)) == 0) {
        printf("コピーは正常です\n");
    }
    return 0;
}

（1）このプログラムで「特殊構文①と②」が使われている箇所をすべて挙げてください。
　　（※ 配列名を暗黙にポインタへ変換して扱う部分を指す）

（2）特殊構文を使わず、より明確な記述に書き換えてください。
　　showValues の引数で添え字演算子を使わないこと。

【解答例】

（1）特殊構文が使われている箇所

• 関数 showValues(int nums[4])
  → 実際には int* nums と同じになる（配列→ポインタ化）
• showValues(x)
  → x が「配列名」→「先頭アドレス」へ自動変換
• memcpy(y, x, sizeof(x))
  → x が「&x[0]」と同等として扱われる
• memcmp(x, y, sizeof(x))
  → 同上

（2）明確に表現した書き換え例

void showValues(int* nums)
{
    for (int i = 0; i < 4; i++) {
        printf("%d番目：%d\n", i + 1, *(nums + i));
    }
}

【練習10-2】（配列名とアドレスの比較）

配列 x[] を定義したとき、次のうち x と同じ意味になるもの をすべて選んでください。

（ア）*x
（イ）&x
（ウ）(x + 0)
（エ）&x[0]

【解答例】

【練習10-3】（ヒープ領域へのコピー）

以下の動作をするように main 関数を書き換えてください。

• x はスタック配列（そのままでOK）
• y はヒープ領域に 4 バイト確保する
• memcpy で x → y へコピー
• コピー後、値を確認して表示

【解答例】

プロジェクト名：10-12-2　ソースファイル名： sample10-12-2.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

void showValues(int* nums)
{
    for (int i = 0; i < 4; i++) {
        printf("%d番目：%d\n", i + 1, nums[i]);
    }
}

int main(void)
{
    int x[] = {5, 10, 15, 20};

    int* y = malloc(sizeof(x));  // ヒープに4要素分

    memcpy(y, x, sizeof(x));

    showValues(y);

    free(y);

    return 0;
}

【練習10-4】（N[p] を理解する）

次の配列があるとします。

int nums[3] = {8, 9, 10};

このとき、次のコードはコンパイルも実行も成功します。

printf("%d\n", 1[nums]);

これはなぜ可能なのか、配列アクセスの仕組みを説明してください。

【解答例と解説】

nums[i] は本来、

*(nums + i)

として処理されます。

この式は加算なので順序を入れ替えても同じ

*(i + nums)

それを角カッコで表せば i[nums] となる。

つまり i[nums] も nums[i] と全く同じ意味 になるため、
1[nums] で nums[1]（＝9）が表示できる。

ただし、可読性が極端に悪いため 実務では絶対に使わないこと。