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C言語で矢印キーの入力を完璧に検出する5つのステップ

キーボードの矢印キーとC言語のコードを表示するイラスト C言語
2023.07.26
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この記事では、プログラムの基礎知識を前提に話を進めています。

説明のためのコードや、サンプルコードもありますので、もちろん初心者でも理解できるように表現してあります。

本記事のサンプルコードを活用して機能追加、目的を達成できるように作ってありますので、是非ご活用ください。

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はじめに

C言語は世界中の多くの開発者に支持されているプログラミング言語です。

その中でも、今回は矢印キーの入力をどのように検出するかというテーマについて解説します。

さまざまな場面で役立つ矢印キー入力の検出法を、5つのステップで紹介します。

サンプルコードも用意していますので、すぐに試すことが可能です。

●C言語とは

C言語は、1970年代にAT&Tベル研究所で開発されたプログラミング言語です。

その特徴は、機械語に近い記述が可能な点と、プラットフォーム非依存の移植性に優れている点です。

C言語はソフトウェア開発の基盤となる言語であり、OSやドライバ、ミドルウェアなど広範な領域で使われています。

●矢印キー入力の重要性

キーボードの矢印キーは、テキストエディタやゲームなどの操作に頻繁に使用されます。

そのため、その入力を正確に検出することは、ソフトウェア開発において重要な要素となります。

C言語での矢印キーの入力検出は、その実装方法によりますが、一般的には特定のライブラリを使用します。

●C言語で矢印キーの入力を検出する方法

C言語で矢印キーの入力を検出する方法をステップごとに解説します。

○事前準備

まずは、開発環境の準備から始めます。

C言語のコンパイラがインストールされた環境が必要です。

Linux環境ではGCC、Windows環境ではMinGWなどが利用できます。

○ncursesライブラリの導入

矢印キーの入力検出には、ncursesというライブラリを使用します。

ncursesは、ターミナル上でのユーザーインターフェース作成を支援するライブラリで、キー入力検出もその機能の一つです。

Linuxであれば「sudo apt-get install libncurses5-dev libncursesw5-dev」を実行することでインストールできます。

○サンプルコード1：キー入力の基本的な取得

下記のコードでは、ncursesライブラリを使用してキー入力を取得する基本的な方法を紹介します。

#include <ncurses.h>

int main() {
    int ch;

    initscr();         // ncursesを初期化
    raw();             // ラインバッファリング無効化
    keypad(stdscr, TRUE); // 特殊キーを受け付けるように設定
    noecho();          // 入力したキーを表示させない

    while (1) {
        ch = getch();  // キー入力を取得
        endwin();      // ncursesを終了
        return 0;
    }
}

このコードではまずncursesを初期化するためにinitscr()を実行します。

raw()はキー入力を直接プログラムに渡すための関数で、これによりエンターキーを押さなくてもキー入力を受け取ることができます。

keypad(stdscr, TRUE)により特殊キー（矢印キーなど）も取得できるように設定します。

noecho()は入力したキーのエコーバック（表示）を停止します。

そして、getch()でキー入力を取得しています。

○サンプルコード2：矢印キーの検出

次に、矢印キーの入力を検出する方法を紹介します。

下記のコードでは、入力されたキーが矢印キーであるかどうかを判断しています。

#include <ncurses.h>

int main() {
    int ch;

    initscr(); 
    raw();            
    keypad(stdscr, TRUE);
    noecho();        

    while (1) {
        ch = getch();

        switch(ch) {
            case KEY_UP:
                printw("Up arrow key pressed\n");
                break;
            case KEY_DOWN:
                printw("Down arrow key pressed\n");
                break;
            case KEY_LEFT:
                printw("Left arrow key pressed\n");
                break;
            case KEY_RIGHT:
                printw("Right arrow key pressed\n");
                break;
            default:
                printw("Other key pressed\n");
        }

        refresh();  // 画面を更新
    }
    endwin();
    return 0;
}

ここで、switch文を使用してキー入力を判断しています。

KEY_UP、KEY_DOWN、KEY_LEFT、KEY_RIGHTはそれぞれ上下左右の矢印キーを表します。

printw()関数で画面にメッセージを出力し、refresh()関数で画面を更新しています。

このコードを実行すると、矢印キーを押すたびに対応するメッセージが表示されます。

○サンプルコード3：矢印キーによる操作

さらに、次のコードでは矢印キーを使ってカーソルを移動する例を示します。

#include <ncurses.h>

int main() {
    int ch;
    int x = 10, y = 10; // カーソルの初期位置

    initscr();
    raw();
    keypad(stdscr, TRUE);
    noecho();

    mvprintw(y, x, "*"); // カーソルを表示
    refresh();

    while (1) {
        ch = getch();

        switch(ch) {
            case KEY_UP:
                y = y - 1; // y座標を1減らす
                break;
            case KEY_DOWN:
                y = y + 1; // y座標を1増やす
                break;
            case KEY_LEFT:
                x = x - 1; // x座標を1減らす
                break;
            case KEY_RIGHT:
                x = x + 1; // x座標を1増やす
                break;
        }

        clear(); // 画面をクリア
        mvprintw(y, x, "*"); // 新しい位置にカーソルを表示
        refresh();
    }
    endwin();
    return 0;
}

ここでは、矢印キーを押すたびにカーソルの位置を更新し、その位置にアスタリスクを表示しています。

これにより、矢印キーを押すたびにカーソルが移動することが確認できます。

●応用例とサンプルコード

これまでに、C言語で矢印キーの入力を検出し、それに対して何らかのアクションを実行する基本的な方法を学んできました。

ここでは、その応用例を2つ紹介します。

一つ目は、テキストエディタのカーソル移動を再現するもの。

二つ目は、矢印キーによるシンプルなゲーム制作です。

○サンプルコード4：矢印キーによるテキスト移動

下記のコードでは、矢印キーを使ってカーソルを動かし、カーソルの位置に文字を挿入する例を示しています。

この例では、getch関数で取得した入力が矢印キーであるかどうかを判断し、矢印キーの方向に応じてカーソル位置を更新します。

さらに、入力が矢印キー以外の場合、その入力をカーソル位置に挿入します。

#include <ncurses.h>

int main() {
    int ch;
    int x = 10, y = 10; // カーソルの初期位置

    initscr();
    raw();
    keypad(stdscr, TRUE);
    noecho();

    mvprintw(y, x, "*"); // カーソルを表示
    refresh();

    while (1) {
        ch = getch();

        if (ch == KEY_UP) {
            y = y - 1; // y座標を1減らす
        } else if (ch == KEY_DOWN) {
            y = y + 1; // y座標を1増やす
        } else if (ch == KEY_LEFT) {
            x = x - 1; // x座標を1減らす
        } else if (ch == KEY_RIGHT) {
            x = x + 1; // x座標を1増やす
        } else {
            mvaddch(y, x, ch); // 入力をカーソル位置に挿入
        }

        move(y, x); // カーソルを移動
        refresh();
    }
    endwin();
    return 0;
}

このコードを実行すると、矢印キーでカーソルを移動させることができ、その位置に文字を入力することができます。

まるでテキストエディタを操作しているかのような体験が得られます。

○サンプルコード5：ゲーム制作への応用

矢印キーの入力はゲーム制作にも活用できます。

下記のコードでは、矢印キーを使ってキャラクターを動かすシンプルなゲームの一部を再現しています。

この例では、キャラクターの初期位置を画面中央に設定し、矢印キーの入力に応じてキャラクターの位置を更新します。

#include <ncurses.h>

int main() {
    int ch;
    int x = COLS / 2, y = LINES / 2; // キャラクターの初期位置を画面中央に

    initscr();
    raw();
    keypad(stdscr, TRUE);
    noecho();

    mvprintw(y, x, "@"); // キャラクターを表示
    refresh();

    while (1) {
        ch = getch();

        if (ch == KEY_UP) {
            y = y - 1; // y座標を1減らす
        } else if (ch == KEY_DOWN) {
            y = y + 1; // y座標を1増やす
        } else if (ch == KEY_LEFT) {
            x = x - 1; // x座標を1減らす
        } else if (ch == KEY_RIGHT) {
            x = x + 1; // x座標を1増やす
        }

        clear(); // 画面をクリア
        mvprintw(y, x, "@"); // 新しい位置にキャラクターを表示
        refresh();
    }
    endwin();
    return 0;
}

このコードを実行すると、画面上で’@’マークのキャラクターを矢印キーで動かすことができます。

これにより、キャラクターを操作するシンプルなゲームを作る一歩となります。

注意点として、キャラクターが画面からはみ出ないように、座標の更新時に画面の範囲を超えないように制限を加えることが必要です。

また、ゲーム制作をする際には、ゲームループの中で時間を一定に保つための処理（フレームレートの制御）が必要になる点も覚えておいてください。

●注意点と対処法

C言語で矢印キーの入力を取得する際には、次のような注意点と対処法があります。

①プラットフォーム依存の問題

矢印キーの検出はOSや端末によって異なる動作をすることがあります。

具体的には、一部のOSや端末では矢印キーを特殊なエスケープシーケンスとして解釈します。

この問題に対処するには、矢印キーがエスケープシーケンスとして解釈されることを前提に、そのエスケープシーケンスを検出するロジックをプログラムに組み込む必要があります。

②バッファリングの問題

C言語の標準入力はデフォルトでバッファリング（入力が一定量溜まるまで読み込まれない）されます。

これにより、キーが押された瞬間にそれを検出できないことがあります。

この問題に対処するには、ncursesライブラリのraw関数またはcbreak関数を使用してバッファリングを無効にすることができます。

これらの問題と対処法を理解しておくことで、C言語で矢印キーの入力を取得するプログラムをより正確に作成することができます。

次に、具体的な対処法を含んだサンプルコードを見てみましょう。

このコードでは、ncursesライブラリを使って矢印キーの入力を検出し、それに対応したアクションを実行しています。

#include <ncurses.h>

int main() {
    int ch;
    int x = 10, y = 10;

    initscr();
    raw(); // バッファリングを無効にする
    keypad(stdscr, TRUE); // 特殊キー（ここでは矢印キー）をキーコードとして取得できるようにする
    noecho(); // 入力されたキーを画面に表示しない

    mvprintw(y, x, "*");
    refresh();

    while (1) {
        ch = getch();

        if (ch == KEY_UP) {
            y--;
        } else if (ch == KEY_DOWN) {
            y++;
        } else if (ch == KEY_LEFT) {
            x--;
        } else if (ch == KEY_RIGHT) {
            x++;
        }

        mvprintw(y, x, "*");
        refresh();
    }

    endwin();
    return 0;
}

このコードを実行すると、矢印キーで’*’マークを画面上で動かすことができます。

そして、バッファリングやプラットフォーム依存の問題を避けるために、raw関数とkeypad関数を使用しています。

まとめ

本記事では、C言語で矢印キーの入力を取得する手順を5つのステップで詳しく解説しました。

ncursesライブラリを用いてキー入力を取得し、さらにその中でも矢印キーの検出に特化した方法を学びました。

また、その応用例として、矢印キーでカーソルやキャラクターを動かすプログラムの作り方も見てきました。

その際に注意すべきポイントと対処法についても言及しました。

これらの知識とスキルを使えば、C言語でユーザーのキー入力を検出し、その入力に基づいてアプリケーションを動作させることが可能になります。

例えば、矢印キーでカーソルを移動させるテキストエディタや、キャラクターを動かすゲームなどを作ることができます。

最後に、C言語で矢印キーの入力を検出する際の主な課題は、プラットフォームの違いとバッファリングですが、ncursesライブラリの機能を利用することでこれらの問題を解決することができます。

これらの対処法を理解し、適切に使うことで、さまざまな環境でも正確にキー入力を検出するプログラムを作成することができます。