ポインタを使った配列の入れ替え

Question

現在プログラミングの学習でポインタを使った配列の入れ替えをしようと思っています。しかしどうやっても文字列がちゃんと出力されません。散々あらゆるサイトで出尽くしていますがその方法を理解して記述したつもりでもうまくいきません。どなたか問題点をご指摘お願いします。

#include <stdio.h>

int main()
{
    char v[11] = "HelloWorld";
    char* p;
    char* q;
    int v_size;
    int i = 0;
    
    v_size = sizeof v / sizeof v[0];
    p = v;
    q = v + v_size - 1;
    
    
    printf("v = %s\n", v);
    printf("v_size = %d\n", v_size);
    
    while(p < q)
    {
        char temp;
        
        temp = *p;
        *p = *q;
        *q = temp;
        
        p++;
        q--;
        i++;
    }
    printf("v = %s\n", v);
    
    return 0;
}

Answer 1

ヌル文字が先頭に移動しているからでしょう。

// q = v + v_size - 1;
q = v + v_size - 2;

また文字列長を取得する場合は、一般にsizeofよりstrlenの方が適切だと考えます。
これならヌル文字を意識せずに済みます。

v_size = strlen(v);
p = v;
q = v + v_size - 1;

Comments

[Bruno_5239]

試しに
q = v + v_size - 2;
にしてみたところうまくいきました！！ヌル文字が先頭に移動しているのはなぜなのか教えていただけませんか？
そしてさきほどstrlen()を入力したところ"Implicit conversion loses integer precision: 'unsigned long' to 'int'"と表示されたのですがstrlen()メソッドはlong型を入れるメソッドなのですか？

[LouiS0616]

> ヌル文字が先頭に移動しているのはなぜなのか教えていただけませんか？

配列は11要素ですが、その [11-1] 番目の要素がヌル文字だからです。
ヌル文字ごとひっくり返っているので、 \0dlroWolleH という文字列ができています。

> strlen()メソッドはlong型を入れるメソッドなのですか？

long型の数値を返す関数です。(C言語ではメソッドと呼ばれる機能がありません)
v_sizeの型をlongにすれば解消するでしょう。

[kazuma-s]

q = v + strlen(v) - 1; にもひとつ問題があります。
char v[] = "HelloWorld"; なら良いのですが、
char v[] = ""; だった場合、q が v[-1] を指すことになり、これは未定義動作です。

[LouiS0616]

@kazuma-s さん
なるほど、確かにそのとおりですね。空文字列の場合別の処理を噛ませてやる必要がありそうです。
大変有益なコメントありがとうございます。

[SHOMI]

>char v[] = ""; だった場合、q が v[-1] を指すことになり
その場合ループ内には入らないので境界外アクセスも発生せず、問題ないですよね？

[LouiS0616]

@SHOMI さん
コメントありがとうございます。

文字列の長さが0のとき、char *q = v + strlen(v) - 1 の時点で未定義動作を踏みます。
> Note that executing p-1 when p points at the first element of an array is undefined behavior and may fail on some platforms.

引用元：https://en.cppreference.com/w/c/language/operator_arithmetic

[SHOMI]

LouiS0616さん
ご指摘ありがとうございます。末尾+1までは問題ないので、先頭-1もポインタ演算だけなら問題ないと思いこんでいました…

[LouiS0616]

私自身うろ覚えだったところ、改めて調べ直す良い機会になりました。
今後も何か気になる点がありましたら、コメントよろしくお願いします。

Answer 2

質問への回答でなくて申し訳ありませんが、
ポインタを使った文字列の反転です。

#include <stdio.h>

char *revstr(char *s, char *p)
{
	char c = *p;
	return c ? p = revstr(s, p + 1), *p = c, p + 1 : s;
}

int main(void)
{
    char v[11] = "HelloWorld";
    printf("v = %s\n", v);
	revstr(v, v);
    printf("v = %s\n", v);
}

追記

3項演算子 ?: を使わずに書くと次のようになります。

#include <stdio.h>

char *revstr(char *s, char *p)
{
	char c = *p;
	if (c != '\0') {
		p = revstr(s, p + 1);
		*p = c;
		return p + 1;
	}
	else
		return s;
}

int main(void)
{
	char v[11] = "HelloWorld";
	printf("v = %s\n", v);
	revstr(v, v);
	printf("v = %s\n", v);
}

s は変化せず、常に main の v[0] を指すポインタです。

p は、関数 revstr の再帰呼出しにより、配列 v の要素を順番に指していきます。

最初に呼び出された revstr の c には 'H' が入ります。
2番目に呼び出された revstr の c には 'e' が入ります。
...
9番目に呼び出された revstr の c には 'l' が入ります。
10番目に呼び出された revstr の c には 'd' が入ります。
11番目に呼び出された revstr の c には '\0' が入ります。

ここで c が '\0' なので、再帰呼出しはせずに、s を返し、
10番目に呼び出された revstr に戻ります。
そこで p には s の値、すなわち v[0] のアドレスが入るので、
*p = c; により、v[0] に 'd' が入ります。
そして、p + 1、すなわち v[1] のアドレスを返します。

9番目に呼び出された revstr に戻ると、p に v[1] のアドレスが入ります。
*p = c; により、v[1] に 'l' が入ります。
そして、p + 1、すなわち v[1] へのアドレスを返します。

これを繰り返して、最初に呼び出された revstr に戻った時
p には v[9] のアドレスが入ります。
*p = c; により、v[9] に 'H' が入ります。

そして、main に戻ります。

追記その2
char v[] = ""; でも未定義動作ではないプログラム

#include <stdio.h>   // printf
#include <string.h>  // strlen

int main(void)
{
    char v[] = "HelloWorld";
    char *p = v;
    char *q = v + strlen(v);
    printf("v = %s\n", v);
    while (p + 1 < q) {
        char temp = *p;
        *p++ = *--q;
        *q = temp;
    }
    printf("v = %s\n", v);
}

Comments

[Bruno_5239]

丁寧にコードありがとうございます！
ですが参考演算やらメソッドの再帰呼び出しやら初心者の自分はまだちょっと慣れてない書き方が多くてなんでこれで正常に動くのかちょっと理解できないです！笑
お手数でなければ解説もお願いしたいです

ありがとうございます！まだおそらく完全には理解できていませんが、解説のおかげで少し動きはわかった気がします笑
再帰呼び出しが使えるとコードがスマートになりますね！こちらも参考にして勉強していきます。ありがとうございました????

[rubato6809]

良いコードとは思えない。ひとりよがりな感じ。
まず再帰が分かりにくい。再帰らしくない、というか。三項演算子に加えてこんなところにコンマ演算子まで使いますか。

Answer 3

v[10]は、'\0'ですよ

Comments

[Bruno_5239]

本当ですね！！！！
今の今まで気がつきませんでした！！