文字列とポインタの配列の違いが分からない

Question

前提

最近、ポインタを勉強し始めたばかりなので、そもそも理解しきれていない可能性があります。
ご教授いただければ幸いです。

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 main(void)
{
    int i, n = 0;
    char a[][5] = {"LISP", "C", "Ada"};
    char *p[]   = {"PAUL", "X", "MAC"};

    for (i = 0; a[i][0] != '\0'; i++) {
        n++;
    }

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

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

    return 0;
}

実行した結果

a[0] = "LISP"
a[1] = "C"
a[2] = "Ada"
a[3] = ""
a[4] = "??6"
a[5] = "???"
p[0] = "PAUL"
p[1] = "X"
p[2] = "MAC"

Comments

[hoshi-takanori]

a は文字の 2 次元配列で、p はポインタの配列、という違いはお分かりでしょうか？

[takilice]

ありがとうございます。
先ほど、他の方からの解説で理解しました。

Answer 1

otnさんの回答のとおり、取り組まれている問題の回答としては
a[i][0] != '\0'でサイズを確認してしまっていることがNGになります。

運が良ければ、メモリ上にあるゴミを触るだけで動いてしまいますが、二次元配列aもポインタ配列pも4番目以降は、自分のしらないメモリ領域なので、本来安易にアクセスしてはいけないのです。
そのため、この問題のように、事前にさわってもよい領域のサイズを事前に計算させてその部分にだけアクセスします。
別なやり方として、最初にメモリ確保して、全部'\0'で初期化しておいたものを用意するか、かならず最後の要素は'\0'にすることを保証するなら、たしかにtakiliceさんのようなやり方でもよいです。
実際には、メモリ確保すると、それを開放するまで面倒をみる必要がありますし、ポインタの最後の要素にかならず'\0'が入っているという決まりが保証されていない場合も多いので、簡単な操作がしたいときはotnさんのようなやり方でサイズをチェックするやり方が常套手段なように思います。

二次元配列aとポインタ配列pの動きの違いは、コンパイラやOSの動作や、メモリになんのゴミが入っているかに依存していると思います。
私のほうでやってみたら、Mac環境では、takiliceさんとおなじような動きになりましたが、ポインタ配列pは、「Segmentation fault: 11」がでました。
Linux環境では、どちらも最後の要素を'\0'にしてくれるようで、動いてしまいました。あくまで私の環境でやった結果です。

Comments

[takilice]

回答ありがとうございます。
違いをわかりやすく教えて頂き、すごく助かりました。

Answer 2

char a[][5] = {"LISP", "C", "Ada"}; は、次の実行結果と同じ。

	char a[3][5];
	a[0][0] = 'L', a[0][1] = 'I', a[0][2] = 'S', a[0][3] = 'P', a[0][4] = 0;
	a[1][0] = 'C', a[1][1] = 0,   a[1][2] = 0,   a[1][3] = 0,   a[1][4] = 0;
	a[2][0] = 'A', a[2][1] = 'd', a[2][2] = 'a', a[2][3] = 0,   a[2][4] = 0;

char *p[] = {"PAUL", "X", "MAC"}; は、次の実行結果と同じ。

	char *p[3];
	static char a[5] = { 'P', 'A', 'U', 'L', 0 };
	static char b[2] = { 'X', 0 };
	static char c[4] = { 'M', 'A', 'C', 0 };
	p[0] = &a[0];  // p[0] = a; でも同じ
	p[1] = &b[0];  // p[1] = b; でも同じ
	p[2] = &c[0];  // p[2] = c; でも同じ

配列の要素数を定数で書かない書き方。

    char a[][5] = {"LISP", "C", "Ada"};
    char *p[]   = {"PAUL", "X", "MAC"};

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

sizeof a[0] は 5。sizeof a は 15。
sizeof a / sizeof a[0] はコンパイル時に 3 になります。
実行時に割り算を実行するわけではありません。

sizeof p[0] はポインタだから 8 または 4。sizeof p は 24 または 12。
sizeof p / sizeof p[0] はコンパイル時に 3 になります。
実行時に割り算を実行するわけではありません。

Comments

[takilice]

回答ありがとうございます。
実際のコードの書き方も書いてくださり、すごくわかりやすかったです。

Answer 3

どちらも配列なので、配列の要素数は、「配列のサイズ / 配列要素のサイズ」で求まります。

size = sizeof 配列名 / sizeof 配列名[0];

Comments

[takilice]

回答ありがとうございます。
解決しました。