文字列とポインタの関係性について ２

Question

###前提
書籍で勉強している学生です。
書籍の解答がないため問題のヒントや解説をしていただけると嬉しいです。

###問題
以下のプログラムでは、格配列の文字列の個数３が定数としてプログラム中（for文の制御式）に埋め込まれている。計算によって求めるように書き換えたプログラムを作成せよ。

#include <stdio.h>

int main (void)
{
    int i;
    char a[][5] = {"LISP", "C", "Ada"};
    char *p[]   = {"PAUL", "X", "MAC"};

    for(i = 0; i < 3; i++)
        printf("a[%d] = \"%s\"\n", i, a[i]);
    for(i = 0; i < 3; i++)
        printf("p[%d] = \"%s\"\n", i, p[i]);

    return 0;
}

###該当のソースコード

#include <stdio.h>

int str_search(char *p[]){
	int i = 0;
	while(p[i++])	;

	return i;
}

int main (void){
	
	/*上と同じ為省略*/

	for(i = 0; i < str_search(a); i++){
		printf("a[%d] = \"%s\"\n", i, a[i]);
	}
	for(i = 0; i < str_search(p); i++){
		printf("p[%d] = \"%s\"\n", i, p[i]);
	}

	return 0;
}

###疑問点
まず、配列の個数を数えようと関数str_searchを作成したのですが、引数にポインタを使ってしまい、よく分からなくなってしまいました。
加えて、aの配列には上手く対応するけれども、pの配列には対応していない等の問題がでてきました。
自作の関数の仕組みが正しいのかどうか、引数が適切なのか・・・
解決策等を教えて頂きたいです。

###補足情報
書籍　：　新明解c言語　入門編
演習　１１－２

Answer 1

文字列を書くと、最後にNUL文字が付くので、そこからの連想でそういうコードを書いたのでしょうが、一般の配列で、自動的に配列の末尾にNULLポインタが付くことはありません。

なので、配列の中を見て末尾を探すことは出来ません。
つまり、実行時に配列要素の個数を調べることは一般には出来ません。

コンパイル時に「配列全体のサイズ / 配列要素の数」を求めることになります。
sizeof a/sizeof *a
sizeof p/sizeof *p

実行時に調べるためには、配列の末尾に自分で目印を付けておく必要があります。
char a[][5] = {"LISP", "C", "Ada", NULL};等。

Comments

[kamecha]

有り難うございます。
ということは、
a[0][5]は｀￥０｀だけれども、
a[4]はそうではないのですね。

[otn]

そうですね。
char a[] = "ABC";
char b[] = {'A', 'B', 'C'};
char c[] = {'A', 'B', 'C', '\0'};
だと、aのサイズは4で、a[3]は'\0'です。
bのサイズは3で、b[3]は範囲外です。
cとaは全く同じです。

[kamecha]

文字列と単体の文字の違いが分かりました！
有り難うございます。
現在の自分のコードの問題点を詳しく解説していただき、しっかりと理解できたためベストアンサーとさせていただきます。

Answer 2

まず、C言語の仕様として配列を関数に渡す事はできません。
こっそりと型情報の失われたポインタになっています。

int test(int a[3]){
  return sizeof(a);
}

main(){
  int a[3];
  int b[100];
  printf(" sizeof:%d\n", sizeof(a));
  printf("test(a):%d\n", test(a));
  printf("test(b):%d\n", test(b));
  printf("sizeof(ptr):%d\n", sizeof(int*));
}

よって、関数で目的の動作は不可能です。
(2次元配列と文字列へのポインタの配列が混同されていますし)

では、どうしようもないのか？というと
配列"変数"を宣言した関数内でsizeof演算子を使えば目的は達成可能です。
(仮引数はダメです。)

sizeof(a)/sizeof(*a)
sizeof(p)/sizeof(*p)

を使います

Comments

[asm]

ポインタへの配列だけならば、"\0"を門番として追加することで実現は不可能ではない

[kamecha]

なるほど、sizeof演算子を使うのですね。
因みに上記で
test(a)の値は、sizeof(*a)と同値ですか？

[rubato6809]

単に２つの回答を提示するだけでは、質問者さんに不親切ではないでしょうか。sizeof(a)やsizeof(p)はわかるかもしれないけど、sizeof(*a)やsizeof(*p)が何を意味し、なんという値になるか、あるいはa配列などのメモリを図示してみるとか、さらにはsizeof(*a)とsizeof(*p)の部分は他にも書きようがあると思いますので、初心者に噛み砕いてみせないと、所謂「黒魔法」レベルになってしまいかねないと思うので低評価をクリックしました。

[asm]

いいえ。違います。
宣言した関数内では配列は配列とポインタの2つの意味が被っているので変数からは参照できません。
T型の配列aのときtest(a)はsizeof(T*)と等しいです。

[asm]

要素数取得のイディオムはsizeof演算子を使うという発想が肝になっており、後は本文に示したのと同様にしてsizeof演算子を弄くり回していれば身につく程度のものだと思います。

[kamecha]

ところで、
*TとT*はどう違うのですか？

[asm]

T*: T型を指すポインタ型です
*T: Tが型の場合、コンパイルエラーです
*a: a[0] と等しいです

[kamecha]

有り難うございます。
確かに、int * っていう使い方しますね！

Answer 3

    char a[][5] = {"LISP", "C", "Ada"};

のほうは長さ5に固定した（"C"の1文字を入れるのにでも5バイト使う）char配列の
二次元配列なので、sizeof(a)=配列のサイズ=1次元めのサイズ×2次元目のサイズ　であることを利用して、1次元めのサイズが計算できます。

    char *p[]   = {"PAUL", "X", "MAC"};

は文字列へのポインタが何個か並んだ配列なので、配列のサイズ＝ポインタのサイズ×要素個数 という性質から要素数が計算できます。

Comments

[kamecha]

なるほど！
つまり、
```
char *p[] = {"PAUL", "X", "MAC"};
```
の場合、文字列の配置の順序や連続性は保証されないと言うことですね！

[a_saitoh]

そうですね。メモリ上の配置は保証されません。たいていのコンパイラは”PAUL\0X\0MAC\0"と、ソースプログラムに出てきたとおりに連続してメモリ上に置くとは思いますが。。。。同じ文字列定数が複数回出てきたら統合するコンパイラとかありますし。

Answer 4

配列の要素数を取得するマクロ

#define ARRAY_SIZE(a) (sizeof(a)/sizeof(a[0]))

は定石みたいなもので、配列を扱うプログラムではよく出てくるものです。
配列全体のサイズ(配列の要素のサイズ×配列の要素数)sizeof(a)を配列の要素のサイズsizeof(a[0])で割ると配列の要素数が求められるという仕組みです。

このマクロを用いると設問のプログラムは下記の様に書くことが出来ます。

#include <stdio.h>

#define ARRAY_SIZE(a) (sizeof(a)/sizeof(a[0]))

int main (void)
{
    int i;
    char a[][5] = {"LISP", "C", "Ada"};
    char *p[]   = {"PAUL", "X", "MAC"};

    for(i = 0; i < ARRAY_SIZE(a); i++)
        printf("a[%d] = \"%s\"\n", i, a[i]);
    for(i = 0; i < ARRAY_SIZE(p); i++)
        printf("p[%d] = \"%s\"\n", i, p[i]);

    return 0;
}

Comments

[kamecha]

なるほど。
有り難うございます。
ところで、a[0]を*aとすることは可能ですか？

[shsh_]

可能です。
C言語ではa[n]と*(a + n)は同じ意味です。

[kamecha]

有り難うございます。
理解が深まります！