C言語で全角文字を判定する！7つのステップと10個の実用サンプルコード

はじめに

C言語で全角文字の判定を行いたいが方法が分からない方々に、この記事はきっと役立つでしょう。

ここではC言語で全角文字を判定するための7つのステップと、それを応用した10個の実用サンプルコードをご紹介します。

さらに、その応用やカスタマイズの方法についても詳しく解説します。

この記事を読むことで、全角文字の判定方法を理解し、コードが書けるようになるでしょう。

●C言語で全角文字を判定する基本

まず、全角文字を判定するための基本的な知識を理解しましょう。

○全角文字とは

全角文字とは、文字幅が半角文字の約2倍となる文字のことを指します。

全角文字は主に、漢字やひらがな、カタカナ、全角英数字などがあります。

○C言語における全角文字の扱い

C言語で全角文字を扱う際は、それが何バイトで構成されているかを理解することが重要です。

全角文字は通常、UTF-8では3バイト、Shift_JISでは2バイトで表現されます。

この情報は全角文字の判定や操作に重要です。

●全角文字を判定するための7つのステップ

全角文字を判定するための7つのステップを説明します。

○ステップ1：ライブラリのインクルード

全角文字の判定には、標準ライブラリに含まれる関数を用います。

そのため、まずは必要なライブラリをインクルードします。

#include <stdio.h>
#include <locale.h>
#include <wchar.h>

このコードでは、で基本的な入出力を、でロケール関連の関数を、でワイド文字を扱うための関数をインクルードしています。

○ステップ2：メイン関数の定義

C言語のプログラムは、main関数から実行が開始されます。

次のようにメイン関数を定義しましょう。

int main(void) {
    // コードの内容
    return 0;
}

このコードは、main関数を定義しています。

C言語のプログラムは、この関数から実行を開始します。

○ステップ3：全角文字判定関数の作成

次に、全角文字を判定するための関数を作成します。

全角文字は通常、1文字あたり2バイト以上のメモリを使用します。

そのため、文字のバイト数を調べることで全角文字を判定することができます。

int is_fullwidth(wchar_t c) {
    if (c < 0x100) {
        return 0;
    } else {
        return 1;
    }
}

このコードでは、関数is_fullwidthを定義しています。

引数cが全角文字かどうかを判定しています。

全角文字の判定は、文字のバイト数を調べることで可能です。

○ステップ4：全角文字判定関数のテスト

作成した全角文字判定関数の動作を確認します。

テスト用の文字を用意し、関数が正しく全角文字を判定できるか確認しましょう。

int main(void) {
    wchar_t c1 = L'あ';
    wchar_t c2 = L'A';
    printf("%d\n", is_fullwidth(c1));  // 全角文字なので1を返す
    printf("%d\n", is_fullwidth(c2));  // 半角文字なので0を返す
    return 0;
}

このコードでは、is_fullwidth関数をテストしています。

全角の’あ’と半角の’A’を用意し、関数がこれらを正しく判定できるか確認しています。

○ステップ5：全角文字判定関数の応用

全角文字判定関数はさまざまな場面で応用することができます。

例えば、文字列に全角文字が含まれているかを判定することが可能です。

int has_fullwidth(wchar_t *str) {
    while (*str != L'\0') {
        if (is_fullwidth(*str)) {
            return 1;
        }
        str++;
    }
    return 0;
}

このコードでは、has_fullwidth関数を定義しています。

この関数は文字列に全角文字が含まれているかを判定します。

文字列を一文字ずつ調べて全角文字があれば1を、なければ0を返します。

○ステップ6：コードの最適化

全角文字判定関数が正しく動作することを確認したら、次はコードの最適化を行います。

このステップでは、コードの可読性やパフォーマンスを考慮します。

例えば、判定関数の名前を明確にしたり、不要なコードを削除したりすることで、コードの可読性を向上させることができます。

○ステップ7：エラー処理

最後に、エラー処理を行います。

全角文字判定関数では、引数として無効な文字が渡された場合の処理を追加します。

これにより、関数が予期しない動作をするのを防ぐことができます。

次のように、関数の先頭で引数をチェックし、無効な場合はエラーコードを返すようにします。

int is_fullwidth(wchar_t c) {
    if (c < 0) {
        return -1;  // エラーコード
    } else if (c < 0x100) {
        return 0;  // 半角文字
    } else {
        return 1;  // 全角文字
    }
}

このコードでは、引数cが無効な値（負の値）の場合には-1を返すようにしています。

この-1はエラーコードを表します。

●全角文字判定の10個の実用サンプルコード

ここでは、全角文字判定の応用例として10個の実用サンプルコードを紹介します。

これらのコードはすぐに使える形で提供されており、全角文字を扱う際の参考になるでしょう。

○サンプルコード1：全角文字判定関数の基本形

まずはじめに、全角文字判定関数の基本形を見ていきましょう。

このコードでは、単一の文字が全角文字であるかどうかを判定しています。

#include <wchar.h>

int is_fullwidth(wchar_t c) {
    if (c < 0) {
        return -1;  // エラーコード
    } else if (c < 0x100) {
        return 0;  // 半角文字
    } else {
        return 1;  // 全角文字
    }
}

int main() {
    wchar_t c = L'あ';
    int result = is_fullwidth(c);
    printf("%d\n", result);  // 1を出力
    return 0;
}

このコードでは、全角文字の’あ’が引数として渡され、全角文字であるため結果として1が出力されます。

○サンプルコード2：全角文字を含む文字列の判定

次に、全角文字を含む文字列全体を判定する方法を見てみましょう。

このコードでは、文字列内の全ての文字が全角文字であるかどうかを判定しています。

#include <wchar.h>

int is_fullwidth(wchar_t c) {
    // 上記と同じ
}

int all_fullwidth(wchar_t* str) {
    for (int i = 0; str[i] != '\0'; i++) {
        if (is_fullwidth(str[i]) != 1) {
            return 0;  // 半角文字が含まれている
        }
    }
    return 1;  // 全て全角文字
}

int main() {
    wchar_t str[] = L"こんにちは";
    int result = all_fullwidth(str);
    printf("%d\n", result);  // 1を出力
    return 0;
}

このコードでは、全て全角文字からなる文字列”こんにちは”を判定しており、全て全角文字であるため結果として1が出力されます。

○サンプルコード3：全角文字のカウント

全角文字の数をカウントする方法も見てみましょう。

このコードでは、文字列内の全角文字の数をカウントしています。

#include <wchar.h>

int is_fullwidth(wchar_t c) {
    // 上記と同じ
}

int count_fullwidth(wchar_t* str) {
    int count = 0;
    for (int i = 0; str[i] != '\0'; i++) {
        if (is_fullwidth(str[i]) == 1) {
            count++;
        }
    }
    return count;
}

int main() {
    wchar_t str[] = L"こんにちは, World!";
    int count = count_fullwidth(str);
    printf("%d\n", count);  // 5を出力
    return 0;
}

このコードでは、全角文字と半角文字が混在する文字列”こんにちは, World!”を判定しており、全角文字の’こ’, ‘ん’, ‘に’, ‘ち’, ‘は’の5文字をカウントして、結果として5が出力されます。

○サンプルコード4：全角文字と半角文字の混在判定

この段階では、全角文字と半角文字が混在している文字列を判定するための実用サンプルコードをご紹介します。

このサンプルコードでは、文字列を探索し、全角文字がある場合と半角文字がある場合を判別します。

#include <locale.h>
#include <wchar.h>
#include <stdio.h>

int is_fullwidth(wchar_t wc) {
    return wcwidth(wc) == 2;
}

int main(void) {
    setlocale(LC_ALL, ""); 

    wchar_t str[] = L"半角と全角の混在"; 
    for(int i = 0; str[i] != '\0'; i++) {
        if(is_fullwidth(str[i])) {
            wprintf(L"文字 '%lc' は全角です。\n", str[i]);
        } else {
            wprintf(L"文字 '%lc' は半角です。\n", str[i]);
        }
    }

    return 0;
}

このコードでは、全角文字を判定するためのis_fullwidth関数を使用しています。

全角文字は通常、半角文字の2倍の幅を占めるため、この関数は全角文字が2の幅を持つかどうかをチェックします。

main関数では、setlocale関数を使用してロケール（地域情報）を設定します。

これにより、後のwcwidth関数やwprintf関数が正しく動作するようになります。

文字列strには全角と半角の文字が混在しています。

この文字列を1文字ずつ確認し、その文字が全角か半角かを判定します。この判定結果をwprintf関数を使って表示します。

このコードを実行すると、文字列str内の各文字が全角か半角かが表示されます。

全角文字に対しては”文字 ‘〇〇’ は全角です。”、半角文字に対しては”文字 ‘〇〇’ は半角です。”と表示されます。

さて、このコードは単一の文字列に対して全角文字と半角文字の混在を判定できますが、複数の文字列を扱いたい場合や、特定の条件下で判定を行いたい場合には、さらにこのコードを拡張する必要があります。

たとえば、テキストファイル内の各行が全角文字と半角文字が混在しているかを判定したい場合などです。

このような拡張については後述します。

○サンプルコード5：全角文字を含むファイルの読み込み

全角文字が含まれているファイルを読み込む方法を紹介します。

ここで紹介するコードは、全角文字が含まれているファイルをオープンし、その内容を一行ずつ読み込んで全角文字が含まれているかを判定するというものです。

#include <stdio.h>
#include <locale.h>
#include <wchar.h>

int is_fullwidth(wchar_t wc) {
    if (0x3000 <= wc && wc <= 0x30FF) {
        return 1;
    } else {
        return 0;
    }
}

int main() {
    setlocale(LC_ALL, "");

    FILE* fp;
    wchar_t ws[256];

    fp = fopen("input.txt", "r");
    if (fp == NULL) {
        printf("ファイルを開けませんでした。\n");
        return -1;
    }

    while (fgetws(ws, 256, fp) != NULL) {
        for (int i = 0; ws[i] != '\0'; i++) {
            if (is_fullwidth(ws[i])) {
                printf("全角文字を検出しました： %lc\n", ws[i]);
            }
        }
    }

    fclose(fp);

    return 0;
}

この例では、まずfopen関数を使って全角文字が含まれている可能性があるテキストファイルを読み込みモードで開きます。

そして、fgetws関数を用いてファイルから一行ずつ文字列を取得し、各文字が全角文字かどうかを調べています。

もし全角文字が検出された場合はその全角文字を表示します。

また、ここではsetlocale(LC_ALL, "");を用いて現在のロケールを設定しています。

これは、wchar_tを使用して全角文字を扱う際に必要な設定です。

このコードを実行すると、”input.txt”ファイル内の全角文字を一つずつ検出し、それを表示する結果を得ることができます。

全角文字が含まれていない場合、何も表示されません。

また、”input.txt”というファイルが存在しない場合、”ファイルを開けませんでした。”と表示されます。

注意点としては、このコードは全角文字の判定をUnicodeの特定の範囲に基づいて行っているため、他の全角文字の範囲を含むようにis_fullwidth関数をカスタマイズすることで、より多くの全角文字を判定できるようにすることが可能です。

さらに、このコードはファイルの読み込みに失敗した場合でも適切にエラーメッセージを表示するようになっていますが、より詳細なエラーハンドリングを行いたい場合には、例えばerrno.hライブラリを用いて具体的なエラー原因を取得するなどのカスタマイズが可能です。

○サンプルコード6：全角文字を含むファイルの書き込み

続いては、全角文字を含む文字列をファイルに書き込む例をご紹介します。

C言語では、FILE型のポインタとfprintf関数を使って、ファイルへの書き込みを行います。

#include<stdio.h>

int main() {
    FILE *fp;
    fp = fopen("sample.txt", "w");
    if (fp == NULL) {
        printf("ファイルが開けませんでした\n");
        return -1;
    }
    char str[] = "これは全角文字を含む文章です";
    fprintf(fp, "%s", str);
    fclose(fp);

    return 0;
}

上記のサンプルコードでは、全角文字を含む文字列”これは全角文字を含む文章です”を”sample.txt”という名前のファイルに書き込んでいます。

全角文字も問題なく書き込みが行えます。

まず、FILE型のポインタfpを定義しています。

次に、fopen関数を用いて、”sample.txt”という名前のファイルを書き込みモード(“w”)で開きます。

ファイルの開き方に失敗すると、NULLが返るため、エラーメッセージを表示してプログラムを終了します。

開いたファイルに対して、全角文字を含む文字列を書き込むためにfprintf関数を使用します。

fprintf関数の第一引数には、書き込み対象のファイルポインタを指定し、第二引数以降には書き込む文字列やデータを指定します。

最後に、ファイルへの書き込みが終わったらfclose関数でファイルを閉じます。

これは必ず行うべき手続きで、閉じ忘れるとデータが正しく保存されないなどの問題が発生する可能性があります。

このコードを実行すると、”これは全角文字を含む文章です”という文字列が”sample.txt”というファイルに書き込まれます。

もし既に”sample.txt”という名前のファイルが存在していた場合は、その内容が上書きされることに注意してください。

○サンプルコード7：全角文字の置換

全角文字を操作するとき、特定の全角文字を他の文字に置換する場面も出てきます。

全角文字の置換は、文章の書き換えやテキストデータの編集など、さまざまな場面で使われます。

全角文字の置換は一見難しそうに思えますが、C言語であればそれほど難しくはありません。

まずは全角文字の置換を行うサンプルコードを見てみましょう。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

// 全角文字置換関数
void replace_zenkaku_char(char *str, char *before, char *after) {
    char *pos;
    int len = strlen(before);
    while ((pos = strstr(str, before)) != NULL) {
        memmove(pos + strlen(after), pos + len, strlen(pos + len) + 1);
        memcpy(pos, after, strlen(after));
    }
}

int main(void) {
    char str[256] = "今日はとても良い天気ですね。";
    char before[] = "良い";
    char after[] = "素晴らしい";

    replace_zenkaku_char(str, before, after);
    printf("%s\n", str);

    return 0;
}

このコードでは、まず「replace_zenkaku_char」関数を定義しています。

この関数は3つの引数を受け取ります。strは操作対象の文字列、beforeは置換前の文字列、afterは置換後の文字列です。

関数内部では、文字列の中からbefore文字列を探し出し、それをafter文字列に置換します。

この置換は、memmove関数とmemcpy関数を使って行われます。

memmove関数は指定したメモリ領域を別の場所に移動させることができます。

memcpy関数は一つのメモリ領域から別のメモリ領域にデータをコピーすることができます。

最後に、メイン関数でreplace_zenkaku_char関数を呼び出し、全角文字の置換を行います。

この例では、「良い」を「素晴らしい」に置換します。

このコードを実行すると、次のような出力が得られます。

今日はとても素晴らしい天気ですね。

つまり、全角文字の置換が正常に行われ、結果が出力されていることが確認できます。

全角文字の置換は、テキストデータの編集や文章の自動生成など、様々な場面で役立ちます。

C言語における全角文字の操作はこのように比較的簡単に行うことができますので、ぜひこのサンプルコードを活用してみてください。

○サンプルコード8：全角文字を含む配列のソート

全角文字を含む配列のソートについて考えてみましょう。

ここで重要なのは、全角文字の並び順をどのように決めるかという問題です。

一般的な半角英字のソートと同じように、全角文字も文字コードの順に並べることが可能です。

このコードではstrcmp関数を使って全角文字をソートする方法を表します。

この例では全角文字の配列をソートして出力しています。

#include <stdio.h>
#include <string.h>

// 文字列配列の要素数
#define SIZE 5

void sort(char array[SIZE][100], int size) {
    for(int i = 0; i < size - 1; i++) {
        for(int j = i + 1; j < size; j++) {
            // 文字列の比較
            if(strcmp(array[i], array[j]) > 0) {
                char temp[100];
                strcpy(temp, array[i]);
                strcpy(array[i], array[j]);
                strcpy(array[j], temp);
            }
        }
    }
}

int main(void) {
    char array[SIZE][100] = {
        "あいうえお",
        "かきくけこ",
        "さしすせそ",
        "たちつてと",
        "なにぬねの"
    };

    sort(array, SIZE);

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

    return 0;
}

このコードを実行すると、配列中の全角文字がソートされた状態で表示されます。

具体的には、「あいうえお」「かきくけこ」「さしすせそ」「たちつてと」「なにぬねの」という順番で出力されます。

全角文字のソートは、文字コードの順序に基づいています。

しかし、これらのソート結果は、我々が普段使っている辞書順とは異なる場合があります。

全角文字は特に、同じ音でも「あ」、「ア」、「ｱ」など、異なる文字コードを持つケースが多いです。

○サンプルコード9：全角文字を含む文字列の検索

全角文字を含む文字列の検索も、一見難しそうに感じるかもしれません。

しかし、strstr関数などを使えば、全角文字を含む文字列から特定の全角文字列を見つけ出すことができます。

このコードではstrstr関数を使って全角文字を検索する方法を表しています。

この例では全角文字列から特定の全角文字列を検索して出力しています。

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main(void) {
    char string[] = "あいうえおかきくけこさしすせそたちつてとなにぬねの";
    char target[] = "すせそ";

    char *pos = strstr(string, target);

    if(pos != NULL) {
        printf("見つけた文字列の位置: %ld\n", pos - string + 1);
        printf("見つけた文字列: %s\n", pos);
    } else {
        printf("文字列が見つかりませんでした。\n");
    }

    return 0;
}

このコードを実行すると、「すせそ」が元の文字列の中で見つかり、その位置と見つけた文字列が出力されます。

それは「見つけた文字列の位置: 20」「見つけた文字列: すせそたちつてとなにぬねの」という結果です。

しかし、この方法は大文字と小文字の違いを区別しますので、検索する際には注意が必要です。

○サンプルコード10：全角文字を含むデータベースの検索

最後に、全角文字を含むデータベースからの検索について考えてみましょう。

全角文字を判定するスキルは、データベースの検索にも活用できます。

ただし、データベースへの接続と操作は通常、専用のライブラリやフレームワークを使用します。

ここでは、SQLiteという軽量なデータベースとそのC APIを使用してデータベースからの全角文字の検索を行います。

この例ではデータベースから特定の全角文字を含むレコードを検索して出力しています。

#include <stdio.h>
#include <sqlite3.h>

static int callback(void *NotUsed, int argc, char **argv, char **azColName) {
    int i;
    for(i = 0; i < argc; i++) {
        printf("%s = %s\n", azColName[i], argv[i] ? argv[i] : "NULL");
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

int main(void) {
    sqlite3 *db;
    char *errMsg = 0;
    int rc;
    char *sql;

    rc = sqlite3_open("test.db", &db);

    if(rc) {
        fprintf(stderr, "データベースのオープンに失敗: %s\n", sqlite3_errmsg(db));
        return(0);
    } else {
        fprintf(stdout, "データベースを開きました\n");
    }

    sql = "SELECT * from COMPANY WHERE ADDRESS LIKE '%東京%';";

    rc = sqlite3_exec(db, sql, callback, 0, &errMsg);

    if(rc != SQLITE_OK) {
        fprintf(stderr, "SQLエラー: %s\n", errMsg);
        sqlite3_free(errMsg);
    } else {
        fprintf(stdout, "全角文字を含むレコードの検索に成功しました\n");
    }

    sqlite3_close(db);

    return 0;
}

このコードではSQLiteデータベースを開き、特定の全角文字を含むレコードを検索しています。

この例では’東京’を含むレコードを検索します。

もしマッチするレコードが見つかれば、その詳細を出力します。

ここまでで全角文字判定の10個の実用サンプルコードを紹介しました。

これらのコードを応用することで、さまざまな全角文字処理が可能になります。

しかし、全角文字の扱いには注意点も存在します。次に、それらの注意点と対処法について解説します。

●注意点と対処法

○文字コードの問題

全角文字を扱う際、注意しなければならないのが文字コードの問題です。

全角文字の文字コードは環境によって異なるため、同じプログラムでも異なる結果を出すことがあります。

具体的には、WindowsではShift_JIS、macOSやLinuxではUTF-8といった具体的な文字コードが使われます。

対策としては、プログラムの最初で文字コードを明示的に指定する方法があります。

○メモリの問題

全角文字は、半角文字と比べてメモリを多く消費します。

そのため、大量の全角文字を扱う際にはメモリの使用量に注意が必要です。

対策としては、不要になったメモリは適宜解放する、メモリの使用量を定期的にチェックするなどの方法があります。

○パフォーマンスの問題

全角文字の処理は、半角文字と比べてパフォーマンスに影響を与える可能性があります。

特に、全角文字の比較や検索は時間がかかることがあります。

対策としては、処理を分割して並列化する、全角文字の代わりにハッシュ値を用いるなどの方法があります。

●カスタマイズ方法

○全角文字判定関数のカスタマイズ

全角文字判定関数をカスタマイズする方法は様々あります。

一つの方法として、判定基準を変えることが考えられます。

今までのサンプルコードでは、Unicodeの範囲を基に全角文字を判定してきましたが、それを変更して特定の文字のみを全角と判定するようにすることも可能です。

例えば、ある特定の全角文字だけを対象としたい場合、次のように全角文字判定関数をカスタマイズすることが可能です。

// 全角判定関数
int is_fullwidth_specific(wchar_t c) {
    // 全角ひらがなの範囲を指定
    if (0x3040 <= c && c <= 0x309F) {
        return 1; // 全角文字であれば1を返す
    } else {
        return 0; // 全角文字でなければ0を返す
    }
}

この関数は全角ひらがなだけを全角文字として判定します。

具体的には、引数に渡された文字が全角ひらがなの範囲に含まれているかどうかを判定しています。

このように、判定する全角文字の範囲をカスタマイズすることで、より柔軟な全角文字判定を行うことが可能になります。

○エラーハンドリングのカスタマイズ

エラーハンドリングもまたカスタマイズ可能な要素の一つです。

全角文字判定関数では、エラーが発生する可能性は少ないですが、全角文字を扱う際の一般的なエラーとしては、不正な文字コードが渡された場合などが考えられます。

エラーハンドリングをカスタマイズするためには、全角文字判定関数にエラー処理を追加します。

エラーハンドリングを追加した全角文字判定関数の例を紹介します。

// 全角判定関数
int is_fullwidth(wchar_t c, int* error) {
    if (c < 0) {
        *error = 1; // 不正な文字コードが渡された場合はエラー
        return 0;
    }

    if (0x3000 <= c && c <= 0xFF60) {
        return 1; // 全角文字であれば1を返す
    } else {
        return 0; // 全角文字でなければ0を返す
    }
}

このコードでは、エラーが発生した場合にerror変数を1に設定しています。

関数を呼び出す側では、このerror変数の値を確認することでエラーハンドリングが可能になります。

エラーハンドリングを導入することで、不正な入力や予期せぬエラーに対しても適切に対応することができ、より堅牢なプログラムを作成することが可能となります。

まとめ

以上、C言語で全角文字を判定する方法について解説しました。

全角文字判定の基本から、具体的なステップ、実用的なサンプルコード、注意点、カスタマイズ方法までを紹介しました。

これらを応用すれば、様々なシーンで全角文字判定を活用できるでしょう。

プログラミングは「作って、試して、改良する」を繰り返すことで上達します。

ぜひ、この知識をもとに全角文字判定関数のカスタマイズや新たなプログラムの作成に挑戦してみてください。