C言語でポインタを使って2次元配列を関数に渡す方法

ポインタの基礎

まず、ポインタの基礎について理解しておきましょう。ポインタは、変数のアドレスを格納する変数です。アドレスとは、メモリ上の特定の場所を指す番号です。

ポインタを使って変数の値を参照するには、* 演算子を使用します。例えば、int x = 10; と宣言し、int *ptr = &x; とすると、ptr は x のアドレスを格納します。そして、*ptr とすると、x の値である 10 を取得することができます。

2次元配列とポインタ

2次元配列をポインタを使って渡すには、以下の2つの方法があります。

方法1: 各行の先頭要素へのポインタの配列を渡す

この方法では、まず各行の先頭要素へのポインタを格納する配列を準備します。そして、その配列を関数に渡します。

// 2次元配列の宣言
int array[2][5];

// 各行の先頭要素へのポインタの配列
int *pointers[2];

// 各行の先頭要素へのポインタを格納
pointers[0] = array[0];
pointers[1] = array[1];

// 関数への引数としてポインタの配列を渡す
void function(int **pointers) {
  // ...
}

int main() {
  // ...

  function(pointers);

  // ...

  return 0;
}

方法2: 2次元配列全体を指すポインタを渡す

この方法では、2次元配列全体を指すポインタを関数に渡します。

// 2次元配列の宣言
int array[2][5];

// 2次元配列全体を指すポインタ
int (*ptr)[5] = array;

// 関数への引数として2次元配列全体を指すポインタを渡す
void function(int (*ptr)[5]) {
  // ...
}

int main() {
  // ...

  function(ptr);

  // ...

  return 0;
}

それぞれの方法のメリットとデメリット

方法1

• メリット:

  • 各行へのポインタを個別に操作できるので、柔軟性が高い
  • 配列のサイズを変更する必要がない
• • コードが冗長になる
  • ポインタの管理が複雑になる

方法2

• • 各行へのポインタを個別に操作できない
  • 配列のサイズを変更する必要がある場合、コードを変更する必要がある

#include <stdio.h>

// 2次元配列の宣言
int array[2][5] = {
  {1, 2, 3, 4, 5},
  {6, 7, 8, 9, 10}
};

// 各行の先頭要素へのポインタの配列
int *pointers[2];

// 各行の先頭要素へのポインタを格納
void init_pointers() {
  pointers[0] = array[0];
  pointers[1] = array[1];
}

// 2次元配列全体を指すポインタ
int (*ptr)[5] = array;

// 各要素を出力する関数
void print_array(int (*ptr)[5], int rows, int columns) {
  for (int i = 0; i < rows; i++) {
    for (int j = 0; j < columns; j++) {
      printf("%d ", ptr[i][j]);
    }
    printf("\n");
  }
}

int main() {
  // 各行の先頭要素へのポインタの配列を初期化
  init_pointers();

  // 各要素を出力
  printf("各行の先頭要素へのポインタの配列を使用:\n");
  print_array(pointers, 2, 5);

  // 2次元配列全体を指すポインタを使用
  printf("2次元配列全体を指すポインタを使用:\n");
  print_array(ptr, 2, 5);

  return 0;
}

1. print_array() 関数は、各行の先頭要素へのポインタの配列を受け取ります。
2. print_array() 関数は、2次元配列全体を指すポインタを受け取ります。

どちらの方法でも、2次元配列の各要素を出力することができます。

• ポインタを使う場合は、メモリリークが発生しないように注意する必要があります。

2次元配列を関数に渡す他の方法

2次元配列を1次元配列として渡す

2次元配列を1次元配列として渡す方法は、最も単純な方法です。ただし、この方法では、2次元配列の構造が失われてしまうため、注意が必要です。

// 2次元配列を1次元配列として渡す
void function(int *array, int rows, int columns) {
  // ...
}

int main() {
  // 2次元配列の宣言
  int array[2][5] = {
    {1, 2, 3, 4, 5},
    {6, 7, 8, 9, 10}
  };

  // 2次元配列を1次元配列として関数に渡す
  function(array, 2, 5);

  return 0;
}

構造体を使う

2次元配列を構造体として渡す方法は、2次元配列の構造を保持することができます。

// 2次元配列を表す構造体
typedef struct {
  int rows;
  int columns;
  int **array;
} Array2D;

// 構造体を関数に渡す
void function(Array2D array) {
  // ...
}

int main() {
  // 2次元配列の宣言
  int array[2][5] = {
    {1, 2, 3, 4, 5},
    {6, 7, 8, 9, 10}
  };

  // 構造体変数を宣言
  Array2D array2d;
  array2d.rows = 2;
  array2d.columns = 5;
  array2d.array = array;

  // 構造体を関数に渡す
  function(array2d);

  return 0;
}

可変長配列を使う

C99以降では、可変長配列を使って2次元配列を関数に渡すことができます。

// 可変長配列を使って2次元配列を関数に渡す
void function(int array[][5], int rows) {
  // ...
}

int main() {
  // 2次元配列の宣言
  int array[2][5] = {
    {1, 2, 3, 4, 5},
    {6, 7, 8, 9, 10}
  };

  // 可変長配列を使って関数に渡す
  function(array, 2);

  return 0;
}

どの方法を使うべきか

どの方法を使うべきかは、状況によって異なります。

• 2次元配列の構造を保持する必要がない場合は、1番目の方法が最も簡単です。
• 2次元配列の構造を保持する必要がある場合は、2番目の方法または3番目の方法を使う必要があります。
• 可変長配列を使用できる場合は、3番目の方法が最も簡潔です。