C言語入門｜11章の練習問題

C言語入門｜11章の練習問題

11章では、C言語における 文字列の本質（C文字列文化） を学びました。
特に重要なのは、

• C の文字列は char 配列＋終端文字¥0（ヌル文字） の組み合わせであること。
• 文字列操作関数はすべて ¥0 が現れるまで処理する こと。
• 文字列リテラルと char 配列では 書き換え可否が異なる。
• ヒープ上に必要なサイズぴったりの文字列バッファを確保する。
• ポインタをずらすと、違う場所から文字列として扱えること。
• calloc / malloc の違いと、free の扱い方。

これらは C言語の実務でも頻繁に登場し、理解できると一気に中級者へステップアップできます。

ここでは、文字列操作命令の挙動や、配列とヒープのメモリ構造を図表を使ってわかりやすく解説し、その後で「練習問題＋解答例と解説」を4問出題します。

C文字列の特徴 — まずはイメージで理解しよう

char 配列のメモリイメージ（例：hello）

ポイント

• 必ず最後に¥0 が付く
• 文字列の長さは「¥0を含まない文字数」
• 配列のサイズ＝長さ＋1文字分の¥0 が必要

文字列操作命令（標準関数）の概要

11章の練習問題

【練習11-1】（標準文字列関数の理解）

次の空欄（ア）〜（エ）に入る語句を答えてください。

【解答例】

（ア）含めない
（イ）辞書順で
（ウ）文字列全体をコピーする
（エ）strcat

【練習11-2】（strlen・strcmp・動的メモリ・連結）

次の文字列があるとします。

char a[] = "C Lang ";
char b[] = "Practice";

以下の動作を行うプログラムを作成してください。

1. a と b の長さを表示する。
2. a と b が同じ内容か比較する。
3. 連結後の文字列を格納できるちょうどの領域をヒープに確保する。
4. a のあとに b を連結してヒープ領域に格納する。
5. メモリを解放する。

【解答例】（フルコード）

プロジェクト名：11-15-1　ソースファイル名： sample11-15-1.c

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

int main(void)
{
    char a[] = "C Lang ";
    char b[] = "Practice";

    printf("len(a) = %lu\n", strlen(a));
    printf("len(b) = %lu\n", strlen(b));

    if (strcmp(a, b) == 0) {
        printf("同じ内容です\n");
    } else {
        printf("内容は異なります\n");
    }

    size_t size = strlen(a) + strlen(b) + 1;
    char* c = malloc(size);

    strcpy(c, a);
    strcat(c, b);

    printf("連結結果：%s\n", c);

    free(c);
    return 0;
}

【練習11-3】（ポインタをずらして部分文字列を書く）

次のプログラムについて設問に答えてください。

プロジェクト名：11-15-2　ソースファイル名： sample11-15-2.c

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

int main(void)
{
    char x[] = "ABCDEFG";
    char y[] = {10, 11, 12, 13, 14, 15};
    char* heap = calloc(20, sizeof(char));
    char* p = heap + 6;

    p[0] = 'X';
    p[1] = 'Y';

    free(heap);
    return 0;
}

【条件】
x の先頭アドレスは 4000、y は 5000、heap は 6000 とする。

（1）行番号 12 まで実行されたとき、x・y・p の「使用中領域／使用可能領域」を番地で示してください。

【解答】

配列・ポインタのメモリイメージ（表）

（2）9行目を char* p = y + 4; として文字列 p を表示した場合の動作を答えてください。

【解答】

y は文字列ではなく単なる数値配列なので、
p を文字列として printf("%s", p); のように扱うと、
¥0 が存在しないため暴走し、未定義動作になる。

【練習11-4】（strcpy と部分書き換えの注意点）

次のプログラムを読んで問に答えてください。

プロジェクト名：11-15-3　ソースファイル名： sample11-15-3.c

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

int main(void)
{
    char s[] = "computer";
    char* t = s + 4;

    strcpy(t, "BOX");

    printf("%s\n", s);
    return 0;
}

（1）出力結果を答えてください。

（2）このコードの危険性を説明してください。

【解答例】

（1）出力結果

compBOX

【理由】
t は s[4]（'u' の位置）を指すため、そこから "BOX" を上書き。

（2）危険性

• strcpy は終端 ¥0 までコピーするため、
  元の配列サイズを超えて書き込む可能性があり、バッファオーバーフローが起こる。
• 今回はたまたま収まったが、実務では非常に危険。