C言語の文字列操作のライブラリ関数について解説 - 水瓶座列車

C言語の文字列操作は、C++と比較すると面倒ですが、

ライブラリ関数を知っているだけでも、かなり楽になります。

C言語の入門書には、ライブラリ自体の説明があったとしても、

どのようなライブラリがあるか、ライブラリにどのような関数があるかなど、

詳細については、ほとんど記載されていません。

自分で、ライブラリというキーワードにたどり着いて、初めて学ぶべき事項がわかります。

ここでは、C言語の文字列操作ライブラリのの使用頻度が高い関数について、解説していきます。

１．文字列操作のライブラリについて

ライブラリを使用するには、ヘッダファイルをインクルードする必要があります。

文字列操作関連のライブラリを使用するには、必要に応じて下表のヘッダファイルをインクルードします。

上表のように、以外に、やにおいても、

文字や文字列を扱うライブラリ関数があります。

ここでは、このようなライブラリが存在するということだけ知っておいてください。

２．文字列操作のライブラリ関数一覧

で、よく使用する文字列操作のライブラリ関数を一覧表にしました。

３．文字列操作のライブラリ関数のプログラム例

３.１ strlen() の使い方

strlen() の仕様は下表です。

strlen() を使い方は、下記のような感じです。

#include 
#inlucde 
#define SIZE 20

void main (){
　　char str[SIZE] = "original";

　　int ret = strlen(str);
　　printf("str length = %d\n", ret);
}

strlen() は、引数の変数のバッファーサイズではなく、格納されている文字数を調べるのに使用します。

注意することは、strlen()で戻り値には、'\0'(ヌル文字)を含みません。

３.２ strcpy(),  strncpy() の使い方

strcpy() の仕様は下表です。

strncpy()の仕様は下表です。

strcny() とstrncpy() を使い方は、下記のような感じです。

#include 
#inlucde 
#define SIZE 20

void main (){
　　char str[SIZE] = "original";
　　char str2[SIZE] = "second";
  char str3[SIZE] = "third";
　　char* ret;
　　printf("str = %s\n", str);
  printf("str2 = %s\n", str2);
　　printf("str3 = %s\n", str3);

　　if( sizeof(str2) >= strlen(str)+1 ) {
　　　ret = strcpy(str2, str);
　　　printf("str = %s\n", str);
    　printf("str2 = %s\n", str2);
　　}
　　else {
　　　printf("error: str2 buffer over flow!\n");
　　}

　　if( sizeof(str3) >= strlen(str)+1 ) {
　　　　ret = strncpy(str3, str, 3);
　　　　printf("str = %s\n", str);
　　　　printf("str3 = %s\n", str3);
　　}
　　else {
　　　　printf("error: str3 buffer over flow!\n");
　　}

}

これらの関数を使用する際に注意することは、

第二引数のバッファーサイズが第一引数と同じか大きくなければなりません。

第二引数のバッファーサイズが第一引数より小さい場合、実行時にエラーにはなりませんが、

バッファーオーバーフローとなり、意図しないメモリ破壊が発生してバグの原因になります。

バッファーオーバーフローとなっても、C言語のエラーが発生しませんので、

バグを発見することが困難になります。プログラムを組む際に気を付ける必要があります。

また、各関数の戻り値はありますが、ほぼ使用することはありません。

何故かというと、返却値はコピー先の先頭ポインタなのですが、

関数実行後は、コピー先の先頭ポインタを指す配列名をそのまま使用するからです。

３.３ strcat(), strncat()の使い方

strcat() の仕様は下表です。

strncat() の仕様は下表です。

strcat() とstrncat() を使い方は、下記のような感じです。

#include 
#inlucde 
#define SIZE 20

void main (){
　　char str[SIZE] = "original";
　　char str2[SIZE] = "second";
  char str3[SIZE] = "third";
　　char* ret;
　　printf("str = %s\n", str);
  printf("str2 = %s\n", str2);
　　printf("str3 = %s\n", str3);

　　if( sizeof(str2) > strlen(str2)+strlen(str)+1 ) {
　　　　ret = strcat(str2, str);
　　　　printf("str = %s\n", str);
　　　　printf("str2 = %s\n", str2);
　　}
　　else {
　　　　printf("error: str2 buffer over flow!\n");
　　}

　　if( sizeof(str3) > strlen(str)+4 ) {
　　　　ret = strncat(str3, str, 3);
　　　　printf("str = %s\n", str);
　　　　printf("str3 = %s\n", str3);
　　}
　　else {
　　　　printf("error: str3 buffer over flow!\n");
　　}

}

この関数を使用する場合は、文字連結後の文字数が、第一引数のバッファーサイズを超えないように、

連結前にstrlen() で、文字数を調べておく必要があります。

文字列結後の文字数が第一引数のバッファーサイズを超えるとバッファーオーバーフローとなり、

バグの原因になります。

また、バッファーオーバーフローとなっても、C言語のエラーが発生しませんので、

バグを発見することが困難になります。プログラムを組む際に気を付ける必要があります。

３.４ strcmp(), strncmp() の使い方

strcmp() の仕様は下表です。

strncmp() の仕様は下表です。

strcmp() とstrncmp() を使い方は、下記のような感じです。

#include 
#inlucde 
#define SIZE 20

void main (){
　　char str[SIZE] = "original";
　　char str2[SIZE] = "none";
  char str3[SIZE] = "none1234";
　　int ret = -999;
　　printf("str = %s\n", str);
  printf("str2 = %s\n", str2);
　　printf("str3 = %s\n", str3);
　　ret = strcmp(str2, str);
　　if( !ret ) {
　　　　printf("same word\n");
　　}
　　else {
　　　　printf("not same word\n");
　　}
　　printf("str2 = %s\n", str2);
  printf("str3 = %s\n", str3);

　　ret = strncmp(str3, str2, 3);
　　if( !ret ) {
　　　　printf("same word\n");
　　}
　　else {
　　　　printf("not same word\n");
　　}

}

よく使用する使い方としては、戻り値が0か0以外かで、判定して分岐処理を行うことが多いです。

戻り値を変数に格納する場合は、変数の初期値は、-999など、

strcmp()/strncmp() が、絶対に返却しないであろう値に設定置くと良いです。

また、下記のように、戻り値を変数に格納せずに、直接判定するやり方の方が良いです。

if( !strcmp( str2, str ) ){
　　・・・・
}

３.５ strchr(), strstr() の使い方

strchr() の仕様は下表です。

strstr() の仕様は下表です。

strchar() とstrstr() を使い方は、下記のような感じです。

#include 
#inlucde 
#define SIZE 20

void main (){
　　char str[SIZE] = "original";
　　char str2[SIZE] = "second";
　　char* ret;
　　printf("str = %s\n", str);
　　ret = strchr(str, 'g');
　　printf("ret = %s\n", ret);

  printf("str2 = %s\n", str2);
　　ret = strstr(str2, "ne");
　　printf("ret = %s\n", ret);
}

４．文字列操作関数を使用する場面

ライブラリの文字列操作関数を使用する場面は、

・大量のテキストファイルを読み込んで、文字列を処理する。

・名簿アプリで、キーワードでの検索してリスト化する。

・シリアル通信時の文字列データを整形する。

など、様々です。

５．最後に

文字列操作の処理は、自分で関数化することもできますが、

どのようなライブラリ関数があるかを知っておくだけでも、プログラムがやりやすくなります。

また、には、ここでは解説していないライブラリ関数もありますので、

どのような関数があるのか、自分で調べてみると新たな発見があると思います。

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