--- title: cp-13. 構造体 tags: #プログラミング #c #構造体 #リスト #ポインタ #ー＞ #動的メモリ管理 #金子邦彦研究室 author: [kunihikokaneko](https://www.docswell.com/user/6674398749) site: [Docswell](https://www.docswell.com/) thumbnail: https://bcdn.docswell.com/page/DJYPN8QYJM.jpg?width=480 description: C プログラミング入門 （スライド資料とプログラム例）（Visual Studio 2019 を使用）（全１５回） https://www.kkaneko.jp/pro/adp/index.html 金子邦彦研究室ホームページ https://www.kkaneko.jp/index.html published: February 21, 22 canonical: https://www.docswell.com/s/6674398749/Z6J2E5-2022-02-21-181440 --- # Page. 1 ![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/DJYPN8QYJM.jpg) cp-13. 構造体 （C プログラミング入門） URL: https://www.kkaneko.jp/pro/adp/index.html 金子邦彦 1 # Page. 2 ![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/V7N5XQKRE8.jpg) 内容 例題１．住所録 例題２．構造体と関数 構造体とは．構造体を扱う関数． 例題３．構造体のリスト • 構造体とポインタの組み合わせ 2 # Page. 3 ![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/YJ9Y8DVZ73.jpg) 目標 • 自分で「構造体」を定義する • 自分で定義した構造体について，配列やポインタ を作成する 3 # Page. 4 ![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/GJ86834YED.jpg) データ型 • 基本データ型 char 文字（１文字） int 整数 double 浮動小数 など ・その他のデータ型 配列→ データの並び（文字列も，文字の並び） ポインタ → メモリアドレス 構造体 → いくつかのデータを「グループ化」したもの など 4 # Page. 5 ![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/LJL9RV697R.jpg) データの集まり 住所 氏名 支店名 口座番号 残高 銀行口座 氏名 年齢 実数部 虚数部 住所 住所録 複素数 5 # Page. 6 ![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/47MZRG5VJW.jpg) 構造体とは？ • いくつかのデータを，グループ化して，新しい 型の名前を付けたもの • 基本データ型（整数，浮動小数）などの組み合 わせ 6 # Page. 7 ![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/P7R6RZ3WE9.jpg) 例題１．住所録 • 住所録を表示するプログラムを作る • 住所録データを扱うために，構造体の配列を使う • 住所録は，名前（サイズ２０の文字の配列），年齢， 住所（サイズ４０の文字の配列）から構成する 7 # Page. 8 ![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/PJXMR94VEX.jpg) #include <stdio.h> #pragma warning(disable:4996) struct Person { char name[20]; int age; char address[40]; 構造体 }; Person の型宣言 int main() { struct Person a[] = {{"Ken", 20, "NewYork"}, 構造体の配列 a {"Bill", 32, "HongKong"}, の宣言と初期化 {"Mike", 35, "Paris" }}; int i; for ( i = 0; i < 3; i ++ ) { printf( "name=%s, age=%d, address=%s\n", a[i].name, a[i].age, a[i].address ); } 構造体のメンバの return 0; 読み出し } 8 # Page. 9 ![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/3JKGRPZ57D.jpg) 住所録 実行結果の例 name=Ken, age=20, address=NewYork name=Bill, age=32, address=HongKong name=Mike, age=35, address=Paris 9 # Page. 10 ![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/LE3N8XD1E5.jpg) プログラムとデータ メモリ name a[0] Ken a[1] Bill a[2] Mike age address 20 NewYork 32 HongKong 35 Paris a[i].name a[i].age a[i].address 構造体の配列から の値の読み出し 10 # Page. 11 ![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/8EDWM2PK7G.jpg) 構造体の型宣言 • 構造体は，いくつかのデータをグループ化したも の． • 構造体には，名前がある • それぞれのデータ（メンバという）は，名前と型 （データの種類のこと）がある． struct Person { char name[20]; int age; char address[40]; }; 名前 メンバ 11 # Page. 12 ![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/V7P9R1N3J8.jpg) 構造体メンバの読み書き name a[0] Ken a[1] Bill a[2] Mike age address 20 NewYork 32 HongKong 35 Paris • 配列の中身を読み書きするときには，構造体 のメンバを書く 例） a[i].name これがメンバ 12 # Page. 13 ![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/2JVMRYKNJQ.jpg) 構造体の使い方 #include <stdio.h> #pragma warning(disable:4996) struct Person { ①ここで「構造体 Person 」を宣言 char name[20]; （構造体の宣言） int age; char address[40]; }; ②ここで Person を使って､「構造体の配列 a」 （変数の宣言） を宣 int main() { struct Person a[] = {{"Ken", 20, "NewYork"}, {"Bill", 32, "HongKong"}, {"Mike", 35, "Paris" }}; int i; for ( i = 0; i < 3; i ++ ) { printf( "name=%s, age=%d, address=%s\n", a[i].name, a[i].age, a[i].address ); } return 0; ③ここで a を使う } 13 # Page. 14 ![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/5EGGM9Q5EL.jpg) 例題２．構造体と関数 • ３人分の住所録を読み込んで，構造体の配列に格 納した後に，表示するプログラムを作る • 住所録データを扱うために，構造体の配列を使う • 住所録は，例題１と同じく，名前（サイズ２０の文字 の配列），年齢，住所（サイズ４０の文字の配列）か ら構成する • ここでは，練習のため，１人分の住所録を読み込む関 数，１人分の住所録を表示する関数を作る．これら関 数への引数として，構造体のポインタを渡すこと． 14 # Page. 15 ![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/4JQXRWKLEP.jpg) #include <stdio.h> struct Person { char name[20]; 構造体 Person の型宣言 int age; char address[40]; }; void read_person( struct Person* a ) { printf("name="); scanf("%s", a->name ); printf("age="); 構造体の scanf("%d", &a->age ); ポインタ渡しに関係する printf("address="); scanf("%s", a->address ); return; } void print_person( struct Person* a ) { printf( "name=%s, age=%d, address=%s\n", a->name, a->age, a->address ); return; } 15 # Page. 16 ![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/K7468KP5E1.jpg) int main() { struct Person a[3]; int i; for ( i = 0; i < 3; i ++ ) { read_person( &a[i] ); } for ( i = 0; i < 3; i ++ ) { print_person( &a[i] ); } return 0; } 構造体の ポインタ渡しに関係する 16 # Page. 17 ![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/LJ1V2X92EG.jpg) 構造体と関数 実行結果の例 name=Ken age=20 address=NewYork name=Bill age=32 address=HongKong name=Mike age=35 address=Paris name=Ken, age=20, address=NewYork name=Bill, age=32, address=HongKong name=Mike, age=35, address=Paris 17 # Page. 18 ![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/GJWLRNQ2E2.jpg) 関数呼び出しの流れ main 関数 int main() read_person関数 void read_person( struct Person* a ) 関数呼び出し read_person( &a[i] ); 関数呼び出し print_person( &a[i] ); 戻り return; print_person関数 void print_person( struct Person* a ) 戻り return; 18 # Page. 19 ![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/4EZMR3W4J3.jpg) プログラム実行順 void read_person( struct Person* a ) { ③printf("name="); ④scanf("%s", a->name ); read_person関数 printf("age="); ⑤ ⑥scanf("%d", &a->age ); ⑦printf("address="); ⑧scanf("%s", a->address ); ⑨return; 戻り print_person関数 } void print_person( struct Person* a ) { ⑫printf( "name=%s, age=%d, address=%s\n", a->name, a->age, a->address ); return; 戻り ⑬ } int main() { struct Person a[3]; main 関数の先頭行 int i; がプログラムの始まり ①for ( i = 0; i < 3; i ++ ) { ②} read_person( &a[i] ); 関数呼び出し main関数 ⑩for ( i = 0; i < 3; i ++ ) { ⑪} print_person( &a[i] ); 関数呼び出し main 関数内の return ⑭return 0; がプログラムの終わり } 19 # Page. 20 ![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/Y76NRXGG7V.jpg) データの流れ main 関数 int main() 関数呼び出し read_person関数 void read_person( struct Person* a ) 型 read_person( &a[i] ); ① メモリアドレスを， read_person 関数に渡す 仮引数 ②メモリアドレスを受け取って， 「a」という名前で使う 戻り ③main 関数には， return; 何も返さない 関数呼び出し print_person( &a[i] ); ④ メモリアドレスを， print_person 関数に渡す print_person関数 void print_person( struct Person* a ) 型 仮引数 ⑤メモリアドレスを受け取って， 「a」という名前で使う 戻り ⑥main 関数には， return; 何も返さない20 # Page. 21 ![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/G7558XVX74.jpg) read_person関数呼び出しでのデータの流れ name age a address 20 NewYork a[0] Ken 32 HongKong a[1] Bill a[2] Mike 35 Paris main 関数内で宣言された a main 関数 int main() 関数呼び出し read_person( &a[i] ); ① メモリアドレスを， read_person 関数に渡す メモリアドレス name age address 20 NewYork a[0] Ken 32 HongKong a[1] Bill a[2] Mike 35 Paris main 関数内で宣言された a と，仮引数で宣言された a は 別のもの read_person関数 void read_person( struct Person* a ) 型 仮引数 ②メモリアドレスを受け取って， 「a」という名前で使う 戻り ③main 関数には， return; 何も返さない 21 # Page. 22 ![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/9J2NKX3QER.jpg) 関数への構造体の受け渡し • 呼び出し側 • 「＆」を付けて，メモリアドレスを，関数に渡す 例） read_person( &a[i] ); print_person( &a[i] ); • 関数側 「a[i] のメモリアドレス」という意 • メモリアドレスを受け取ることを宣言しておく 例） void read_person( struct Person* a ) void print_person( struct Person* a ) 「メモリアドレスを受け取って，a 22 として使う」という意味 # Page. 23 ![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/DEYPN81YEM.jpg) 配列とポインタ プログラム例： read_person( &a[i] ); name a[0] Ken a[1] Bill a[2] Mike age address 20 NewYork i = 0 ならここ 32 HongKong i = 1 ならここ 35 Paris i = 2 ならここ 23 # Page. 24 ![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/VJN5XQ2R78.jpg) 演算子 -> の意味 メモリアドレスから，構造体メンバにアクセス 例） void read_person( struct Person* a ) { printf("name="); scanf("%s", a->name ); printf("age="); scanf("%d", &a->age ); printf("address="); scanf("%s", a->address ); return; } ここでは，「a」に入っているのはメモリアドレス 24 # Page. 25 ![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/YE9Y8D1ZJ3.jpg) scanf で a->age にだけ & をつける理 由 scanf("%s", a->name ); scanf("%d", &a->age ); scanf("%s", a->address ); • 文字列 • a->name, a->address は，「文字の配列の先頭メモリアド レス」という意味 （＆は付けない） • 整数，浮動小数 • &a->age は，「整数データのメモリアドレス」という意味 （＆を忘れると，うまく動かない） 25 # Page. 26 ![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/GE86833Y7D.jpg) 課題１．住所録の条件検索 • ３人分の住所録を読み込んで，構造体の配列に格納し た後に，「２０歳以上」のデータだけを選んで表示す るプログラムを作りなさい • ここでは，「２０歳以上のデータだけを表示する機能」を 持った関数(main 関数とは別の関数)を作ること • 住所録データを扱うために，構造体の配列を使うこと • 住所録は，例題１と同じく，名前（サイズ２０の文字の配 列），年齢，住所（サイズ４０の文字の配列）から構成す る • 確かに，２０歳以上のデータだけが表示されることを確認 すること 26 # Page. 27 ![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/LEL9RVV9JR.jpg) 課題２．日付 • 日付を扱う構造体を設計し、それを使ったプロ グラムを作成しなさい • 日付データを扱うために，構造体を使うこと • 日付は，年（整数データ），月（整数データ），日 （整数データ）から構成する • 日付を読み込んで，1か月分のカレンダーを表示する ようなプログラムであること． 例）日付が「２００１年１２月２１日」なら，２０ ０１年１２月の１か月分のカレンダーを表示する 27 # Page. 28 ![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/4JMZRGGVEW.jpg) 例題３．構造体のリスト • 住所録の読み込みと表示を行うプログラムを 作る • 住所録データを扱うために，構造体のリストを使 う • 住所録は，名前（サイズ２０の文字の配列），年 齢，住所（サイズ４０の文字の配列）から構成す る • メニュー機能を作るために switch 文を使う 28 # Page. 29 ![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/PJR6RZZW79.jpg) #include <stdio.h> #include <string.h> #include <malloc.h> struct Person { char name[20]; 構造体 Person の型宣言 int age; char address[40]; }; struct PersonNode { struct Person person; 構造体 PersonNode の型宣言 struct PersonNode* next; }; struct PersonList { 構造体 PersonList の型宣言 struct PersonNode* top; }; 29 # Page. 30 ![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/PEXMR99V7X.jpg) void insert_head( struct PersonList* a, char* name, int age, char* address ) { struct PersonNode* x = new struct PersonNode(); strcpy(x->person.name, name); x->person.age = age; 構造体へのポインタ strcpy(x->person.address, address); の宣言と初期化 x->next = a->top; a->top = x; return; 構造体のメンバの } void input_data( struct PersonList* a ) 読み出し { char name[20]; int age; char address[40]; printf("name="); scanf("%s", name ); printf("age="); scanf("%d", &age ); printf("address="); scanf("%s", address ); insert_head( a, name, age, address ); return; } 30 x # Page. 31 ![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/3EKGRPP5JD.jpg) 構造体のメンバの void print_person( struct Person* a ) 読み出し { printf( "name=%s, age=%d, address=%s\n", a->name, a->age, a->address ); return; } void print_data( struct PersonList* a構造体へのポインタ ) current { の宣言 PersonNode* current; if ( a->top == NULL ) { return; } current = a->top; do { print_person( &(current->person) ); current = current->next; } while( current != NULL ); } 構造体のメンバの 読み出し 31 # Page. 32 ![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/L73N8XX175.jpg) void menu() { struct PersonList* a = new PersonList(); a->top = NULL; int command; 構造体へのポインタ while(1) { の宣言と初期化 printf("menu\n"); printf("--------\n"); printf("1. input\n"); printf("2. print\n"); printf("9. exit\n"); scanf("%d", &command ); switch 文については後述 if ( command == 9 ) { return; } switch( command ) { case 1: input_data( a ); break; case 2: print_data( a ); break; default: printf("invalid command\n"); } } return; } a 32 # Page. 33 ![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/87DWM22KJG.jpg) int main() { menu(); return 0; } 33 # Page. 34 ![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/VJP9R113E8.jpg) menu -------実行結果の例 1. input 2. print 9. exit 1 name=Ken age=20 address=NewYork menu -------1. input 2. print 9. exit 1 name=Bill age=32 address=HongKong menu -------1. input 2. print 9. exit 2 name=Bill, age=32, address=HongKong name=Ken, age=20, address=NewYork 34 # Page. 35 ![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/2EVMRYYNEQ.jpg) リスト • 「何か」を順に並べたもの • 順序に意味がある ポインタを使ったリストの実現例 データ データ ポインタ 部分 部分 １つの構造体 データ データ データNULL NULLで，リストの 末端であることを表す 35 # Page. 36 ![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/57GGM9957L.jpg) リストの例 ポインタ struct Person { char name[20]; int age; char address[40]; }; struct PersonNode { struct Person person; struct PersonNode* next; }; struct PersonList { struct PersonNode* top; }; 構造体 struct PersonList Bill 32 HongKong ポインタ Ken 20 NewYork NULL 構造体 struct Person 構造体 struct Person 構造体 構造体 struct PersonNode struct PersonNode 36 # Page. 37 ![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/4EQXRWWL7P.jpg) リストの辿り ポインタ Bill 32 HongKong ポインタ Ken 20 NewYork NULL ループ２回目は，cuurent は， ループ１回目は，cuurent は， ここへのポインタ ここへのポインタ ( current->next が NULL なので， ループが終了する） current = a->top; do { print_person( &(current->person) ); current = current->next; } while( current != NULL ); 37 # Page. 38 ![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/KJ468KK571.jpg) 動的メモリ管理 • プログラムの実行中に、必要に応じて「メモ リを確保」、「メモリを解放」すること • new, delete を使用 38 # Page. 39 ![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/LE1V2XX27G.jpg) リストと動的メモリ管理 「新しいノード」を作るには，new あるいは malloc を 使う．下記は new を使った例 void insert_head( struct PersonList* a, char* name, int age, char* address ) { struct PersonNode* x = new struct PersonNode(); strcpy(x->person.name, name); x->person.age = age; strcpy(x->person.address, address); x->next = a->top; a->top = x; return; } 39 # Page. 40 ![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/GEWLRNN272.jpg) 挿入 ポインタ Bill 32 HongKong ポインタ ポインタ Ken 20 NewYork NULL ⑤の時点 Bill 32 HongKong ポインタ Ken 20 NewYork NULL ⑥の時点 void insert_head( struct PersonList* a, char* name, int age, char* address ) { ① struct PersonNode* x = new struct PersonNode(); ② strcpy(x->person.name, name); ③ x->person.age = age; ④ strcpy(x->person.address, address); ⑤ x->next = a->top; ⑥ a->top = x; return; } 40 # Page. 41 ![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/47ZMR334E3.jpg) 動的メモリ管理のメリット • 必要な分だけのメモリを、好きなときに得られ る 1. 「リスト」は，必要に応じて，大きくなったり小さ くなったりする 2. 配列は，あらかじめサイズが決まっていて，サイズ を超えるデータは入らない 41 # Page. 42 ![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/YJ6NRXXGJV.jpg) 課題３．住所録 • 例題３のプログラムについて，住所録の表 示を関数の再帰呼び出しによって行うよう に書き換えなさい． 42 # Page. 43 ![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/GJ558XXXJ4.jpg) 課題３のヒント 表示関数 １番目の要素の表示 要素の表示 関数呼び出し 表示関数 ２番目の要素の表示 要素の表示 関数呼び出し 表示関数 末尾の要素の表示 要素の表示 return; return; 43