# C クイックリファレンス

*構文、ポインタ、メモリ管理、標準ライブラリ必須事項*

> Source: C Standard Library (cppreference.com) · MIT

## 基礎

### Hello World

```
#include <stdio.h>
int main(void) {
    printf("Hello, World!\n");
    return 0;
}
```

### コンパイル & 実行

```
gcc -o app main.c          # compile
gcc -Wall -Wextra -std=c17 main.c  # strict
./app                       # run
```

### コメント

```
// single-line comment (C99+)
/* multi-line
   comment */
```

## データ型

### プリミティブ型

| Command | Description |
|---------|-------------|
| `char` | 1 バイト、文字または小整数 |
| `short` | 最低 16 ビット |
| `int` | 最低 16 ビット（通常 32） |
| `long` | 最低 32 ビット |
| `long long` | 最低 64 ビット（C99+） |
| `float` | 32 ビット IEEE-754 |
| `double` | 64 ビット IEEE-754 |
| `_Bool / bool` | `0` または `1`（`bool` には `<stdbool.h>` を使用） |

### 固定幅型（stdint.h）

| Command | Description |
|---------|-------------|
| `int8_t, uint8_t` | 厳密な 8 ビット符号付き / なし |
| `int16_t, uint16_t` | 厳密な 16 ビット |
| `int32_t, uint32_t` | 厳密な 32 ビット |
| `int64_t, uint64_t` | 厳密な 64 ビット |
| `size_t` | 符号なし、`sizeof` の結果型 |

### 型キャスト

```
int i = (int)3.14;          // explicit cast
double d = (double)5 / 2;   // 2.5, not 2
char c = (char)65;          // 'A'
```

## 制御フロー

### If / Else

```
if (x > 0) { printf("positive\n"); }
else if (x == 0) { printf("zero\n"); }
else { printf("negative\n"); }
```

### Switch

```
switch (choice) {
    case 1:  printf("one\n"); break;
    case 2:  printf("two\n"); break;
    default: printf("other\n");
}
```

### ループ

```
for (int i = 0; i < 10; i++) { }
while (condition) { }
do { } while (condition);
```

### ジャンプ文

| Command | Description |
|---------|-------------|
| `break` | 最内側のループまたは switch を抜ける |
| `continue` | 次のイテレーションへスキップ |
| `return` | オプションの値と共に関数を終了 |
| `goto label` | ラベルへジャンプ（使用は最小限に） |

## 関数

### 宣言 & 定義

```
int add(int a, int b);         // prototype
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}
```

### 関数ポインタ

```
int (*op)(int, int) = add;
int result = op(3, 4);       // calls add(3, 4)
typedef int (*MathFn)(int, int);
MathFn fn = add;
```

### static 関数

```
// visible only within this translation unit
static int helper(int x) {
    return x * 2;
}
```

## ポインタ

### ポインタの基礎

```
int x = 42;
int *p = &x;        // p points to x
printf("%d\n", *p); // dereference: 42
*p = 100;           // x is now 100
```

### ポインタ演算

```
int arr[] = {10, 20, 30};
int *p = arr;
printf("%d\n", *(p + 1));  // 20
printf("%d\n", p[2]);      // 30 (same as *(p+2))
```

### ポインタのよくあるパターン

| Command | Description |
|---------|-------------|
| `int *p = NULL` | ヌルポインタ（常に初期化） |
| `void *` | 汎用ポインタ（使用時にキャスト必要） |
| `const int *p` | 定数へのポインタ（値の変更不可） |
| `int *const p` | 定数ポインタ（ポインタ自体の再代入不可） |
| `int **pp` | ポインタへのポインタ（二重参照） |

## 配列 & 文字列

### 配列

```
int nums[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
int matrix[2][3] = {{1,2,3}, {4,5,6}};
int len = sizeof(nums) / sizeof(nums[0]);
```

### 文字列関数（string.h）

| Command | Description |
|---------|-------------|
| `strlen(s)` | 長さ（ヌル終端文字を除く） |
| `strcpy(dst, src)` | 文字列をコピー（危険、`strncpy` を推奨） |
| `strncpy(dst, src, n)` | 最大 n 文字をコピー |
| `strcat(dst, src)` | 文字列を連結 |
| `strcmp(a, b)` | 比較: 等しければ 0、そうでなければ <0 か >0 |
| `strchr(s, c)` | 文字の最初の出現を検索 |
| `strstr(haystack, needle)` | 部分文字列を検索 |

### 文字列リテラル

```
char greeting[] = "hello";     // mutable array
const char *msg = "world";     // pointer to literal
char buf[64];
snprintf(buf, sizeof(buf), "%s %s", greeting, msg);
```

## 構造体

### 定義 & 使用

```
struct Point { double x; double y; };
struct Point p = {1.0, 2.0};
printf("(%g, %g)\n", p.x, p.y);
```

### typedef

```
typedef struct {
    char name[50];
    int age;
} Person;
Person p = {"Alice", 30};
```

### 構造体ポインタ

```
void set_age(Person *p, int age) {
    p->age = age;    // arrow operator
}
```

### enum & union

```
enum Color { RED, GREEN, BLUE };
union Data { int i; float f; char c; };
// union members share the same memory
```

## メモリ管理

### 動的確保（stdlib.h）

```
int *arr = malloc(10 * sizeof(int));
if (arr == NULL) { /* handle error */ }
arr = realloc(arr, 20 * sizeof(int));
free(arr);
arr = NULL;   // avoid dangling pointer
```

### 確保関数

| Command | Description |
|---------|-------------|
| `malloc(size)` | 未初期化メモリを確保 |
| `calloc(count, size)` | ゼロ初期化して確保 |
| `realloc(ptr, size)` | 確保済みブロックをリサイズ |
| `free(ptr)` | 確保したメモリを解放 |

### よくある落とし穴

| Command | Description |
|---------|-------------|
| `メモリリーク` | 確保したメモリの `free()` 忘れ |
| `二重解放` | 同じポインタを `free()` で2回解放 |
| `ダングリングポインタ` | `free()` 後にポインタを使用 — NULL を代入 |
| `バッファオーバーフロー` | 確保した境界を超えて書き込み |

## ファイル I/O

### ファイルの読み込み

```
FILE *f = fopen("data.txt", "r");
if (!f) { perror("open"); return 1; }
char line[256];
while (fgets(line, sizeof(line), f)) printf("%s", line);
fclose(f);
```

### ファイルへの書き込み

```
FILE *f = fopen("out.txt", "w");
fprintf(f, "value: %d\n", 42);
fputs("hello\n", f);
fclose(f);
```

### ファイルモード

| Command | Description |
|---------|-------------|
| `"r"` | 読み込み（ファイルが存在必要） |
| `"w"` | 書き込み（切り捨てまたは作成） |
| `"a"` | 追記（なければ作成） |
| `"rb", "wb"` | バイナリ読み込み / 書き込み |
| `"r+"` | 読み書き（ファイルが存在必要） |

## プリプロセッサ

### ディレクティブ

```
#include <stdio.h>       // system header
#include "myheader.h"    // local header
#define PI 3.14159
#define MAX(a, b) ((a) > (b) ? (a) : (b))
```

### 条件コンパイル

```
#ifdef DEBUG
    printf("debug: x = %d\n", x);
#endif
#ifndef HEADER_H   /* include guard */
#define HEADER_H   /* ... */ #endif
```

### よく使うマクロ

| Command | Description |
|---------|-------------|
| `__FILE__` | 現在のソースファイル名 |
| `__LINE__` | 現在の行番号 |
| `__func__` | 現在の関数名（C99+） |
| `__DATE__` | コンパイル日付の文字列 |
| `NULL` | ヌルポインタ定数 |
| `sizeof(x)` | 型または変数のサイズ（バイト単位） |