【C言語】数値を文字列に変換する（snprintf関数の活用）

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このページでは、数値を文字列に変換する方法について説明していきます！

このページの内容を理解していただければ、123 という整数を "123" という３文字の文字列に変換したり、123.45 という実数を "123.45" という６文字の文字列に変換したりすることが出来るようになります。

この数値の文字列の変換は難解な処理を記述して実現する必要もなく、非常に簡単かつ単純に実現することが可能です。しかもC言語にある程度慣れている方であれば、既に使い方を理解しているであろう関数と同様の使い方をするだけで変換を実現することが可能です！

ちなみに、１桁の数値を数字（文字）に変換する方法については下記で紹介しています。この方法を応用すれば複数桁の数値を文字列に変換することも可能ですが、このページで紹介する方法の方が簡単に変換が可能です。

【C言語】数字⇔数値の変換方法

また、逆に文字列を数値に変換する方法は下記で紹介していますので、文字列の数値への変換を行いたい場合は下記ページを参考にしていただければと思います。

【C言語】文字列を数値に変換する方法（atoi・strtol など）

Contents

数値を文字列に変換する関数
- 関数
- 関数の使い方
数値の文字列への変換の仕組み
まとめ

数値を文字列に変換する関数

では、最初に結論として、数値を文字列に変換する関数を紹介しておきます。

関数

下記の main を除く３つの関数が数値を文字列に変換する関数となります。main 関数では、これらの３つの関数の実行例を示しています。

数値を文字列に変換する関数

#include <stdio.h>

#define MAX_LEN (256)

void double2str(char str[], size_t len, double num) {
    snprintf(str, len, "%.2f", num);
}

void uint2str(char str[], size_t len, unsigned int num) {
    snprintf(str, len, "%u", num);
}

void int2str(char str[], size_t len, int num) {
    snprintf(str, len, "%d", num);
}

int main(void) {
    char str[MAX_LEN];
    
    double2str(str, MAX_LEN, 123.45);
    printf("%s\n", str);

    uint2str(str, MAX_LEN, 4294967295);
    printf("%s\n", str);

    int2str(str, MAX_LEN, -256);
    printf("%s\n", str);
}

数値を文字列に変換する関数は、数値を扱う変数や数値の型に応じて用意しています。具体的には、それぞれの関数は下記を行う関数となっています。

double2str：double 型 (or float 型) を文字列に変換する
uint2str：unsigned int 型を文字列に変換する
int2str：int 型を文字列に変換する

double2str は浮動小数点数を文字列に変換する関数ですが、この関数では小数点以下第２桁までのみを文字列に変換するようにしています。文字列に変換する小数点以下の桁数を変更したい場合は %.2f の 2 の部分を変更してください。例えば %.5f に変更すれば小数点以下第５桁までが文字列に変換されるようになります。

関数の使い方

これらの関数では第３引数で指定した数値が文字列に変換され、その結果が第１引数で指定されたアドレスに格納されます。main 関数では第１引数に配列 str の先頭アドレスを指定しているため、配列 str に文字列変換結果が格納されることになります。

つまり、main 関数は第３引数に数値を指定して各関数を実行することで、その数値の文字列への変換結果を str として得ることが出来ます。もちろん、上記の main 関数では単に printf で出力のみを行っていますが、例えば str を文字列長を取得する strlen の引数に指定したり、文字列の結合を行う strcat の引数に指定したりして利用することも可能です。

また、上記の main 関数の例では第１引数に char 型の配列を指定していますが malloc 関数で確保したメモリのアドレスを指定するのでも OK です。

MEMO

「malloc 関数って何？」と疑問を持たれた方は、このページを読み終わった後にでも下記ページを読んでみていただければと思います

使い方はちょっと難しいですが超便利な関数になります

【C言語】malloc関数（メモリの動的確保）について分かりやすく解説

ただし、第２引数には第１引数で指定する配列やメモリのサイズを指定する必要がある点に注意してください。これは、文字列への変換結果がサイズを超えて配列やメモリに格納されることを防ぐためになります。要はバッファーオーバーランをこれで防いでいます。

これら３つの関数をコピペして使えば、数値を文字列に変換した結果を第１引数から取得することが可能となります。変換したい数値の型に応じて必要な関数を利用していただければと思います。

数値の文字列への変換の仕組み

続いて、先ほど紹介したような関数によって数値の文字列への変換が可能となる理由・仕組みについて説明していきます。

数値を文字列に変換する関数で示した関数を見ていただければ分かる通り、数値の文字列への変換を実際に行っているのは snprintf 関数になります。

同様の役割を持つ関数としては sprintf もあって、これらの関数には「生成する文字列の長さの上限を指定可能か否か」の違いしかありません。指定可能なのが snprintf 関数の方で、この指定によってバッファーオーバーランを防ぐことが可能となっています。つまり、より安全なプログラムを開発するためには snprintf 関数の方の使用が推奨されます。ということで、ここからは基本的に snprintf 関数の方を使って数値の文字列への変換の仕組みを説明していきます。

数値の文字列の変換は `printf` でも行われる

で、まず注目していただきたいのが、先ほど紹介した snprintf の「関数名」になります。"snprintf" には、あなたにとっても馴染みのある関数の名前が含まれていることが確認できると思います。そうです、printf です！

この関数名からも分かるように snprintf は printf に似た関数となります。機能的な観点で考えると、これらの関数の違いは文字列の出力先のみと考えて良いでしょう。そして、printf は数値を文字列に変換することが可能です。それと同様に snprintf でも数値を文字列に変換することが可能となっています。

`printf` での数値の文字列への変換

まず printf に注目すると、printf 関数では下記のように第１引数で指定するフォーマットに %d などの変換指定子を指定することで、第２引数以降に指定した “数値そのもの” や “変数に格納されている数値” を変換指定子部分に埋め込むことが出来ます（下記の場合は変数 num に格納されている数値が %d 部分に埋め込まれる）。

printfの使い方

printf("answer = %d\n", num);

この時、第２引数以降に指定した数値や変数は、変換指定子に応じた変換が行われてから変換指定子部分に埋め込まれることになります。

MEMO

この変換指定子に応じた変換については後述で解説します

まずは変換指定子が %d であることを前提に解説していきます

%d は第２引数で以降に指定された数値を int 型に変換する変換指定子になります

そして、その埋め込んだ結果となる文字列が標準出力に出力されることになります。

また、下記のように第１引数のフォーマットに “変換指定子のみ” を引数に指定した場合は、第２引数で指定された数値が %d 部分に埋め込まれるため、単に第２引数で指定された数値を文字列化した結果のみが標準出力に出力されることになります。例えば下記を実行すれば、文字列 "123" が標準出力に出力されることになります。

変換指定子のみの指定

int num = 123;
printf("%d", num);

そして、この出力結果こそが、このページで実現しようとしている数値の文字列への変換結果となります。

つまり、printf 関数では、このページで実現しようとしている「数値の文字列の変換」が既に実現されていることになります。具体的には、第１引数のフォーマットに変換指定子を１つのみ指定して実行すれば第２引数に指定した数値を文字列に変換した結果のみが出力されることになります。この変換結果を配列等に出力することができれば数値の文字列の変換結果の取得を実現することができます。

`printf` の変換結果の出力先は標準出力

ですが、残念ながら printf の場合は 変換結果の出力先は標準出力です…。ただ、数値の文字列の変換だけであれば既に行われるようになっているため、あとは出力先さえ配列等に変更してやれば変換結果を取得してそれをプログラムから利用することが出来るようになります。

`snprintf` で変換結果を配列に出力する

で、ここで活躍するのが snprintf 関数となります。snprintf は、言ってしまえば出力先を “配列” へ変更した printf 関数となります。したがって、この関数を利用することで printf 関数同様に数値を文字列に変換することができ、さらに、その結果を配列に出力することが出来ることになります。

前述の通り、printf の場合、第１引数のフォーマットに変換指定子を１つのみ指定して実行すれば第２引数に指定した数値を文字列に変換した結果のみが出力されることになります。

それに対し、snprintf 関数の場合、フォーマットを指定するのが第３引数、文字列に変換したい数値を指定するのが第４引数となりますが、同様の指定の仕方をすることで、第１引数に指定したアドレスに数値を文字列に変換した結果が出力されることになります。つまり、第１引数に配列の先頭アドレスを指定してやれば、数値を文字列に変換した結果が配列に格納されることになります。

`snprintf` の使い方

次は、もう少し具体的に snprintf 関数の使い方を確認していきましょう。

snprintf 関数の使い方は、関数名と同様に printf 関数と似ています。

snprintf 関数と printf 関数は共に stdio.h で宣言されており、これらの宣言は具体的に下記のようなものになっています。ちなみに、... は可変長引数を示す記号であり、ここには可変長個の引数を指定することが可能です。printf 関数や snprintf 関数においては、通常 format 引数に指定したフォーマットに含まれる “変換指定子と同じ数だけの引数” を可変長引数として指定することになります。が、今回の数値への文字列の変換のみを実現したいのであれば、... 部分には変換したい数値の１つのみを指定してやれば良いことになります。

snprintfとprintf

int printf(const char *format, ...);
int snprintf(char *str, size_t size, const char *format, ...);

snprintf 関数は第１引数に配列やメモリ等のアドレスを指定し、第２引数には基本的に第１引数に指定する配列やメモリのサイズを指定すると考えてよいです。

さらに、snprintf 関数の第３引数には出力する文字列のフォーマットを指定します。そして、このフォーマットの中に %d や %f などの変換指定子を含ませることで、第４引数以降に指定したデータを文字列に変換した結果が変換指定子の部分に埋め込められた文字列が出力されることになります。前述のとおり、この出力先は第１引数に指定したアドレスになります。

で、お気づきのとおり、printf 関数の第１引数以降と snprintf 関数の第３引数以降は同じ意味合いの引数になります。

したがって、snprintf 関数の第３引数以降は printf の第１引数以降の引数と同様の指定によって利用することが可能です。そして、今回目的としている「数値の文字列への変換」を行う際には、フォーマットには１つの変換指定子のみを " (ダブルクォーテーション) で囲って指定してやれば良く、第４引数には文字列に “変換したい数値” や “変換したい数値を格納した変数” を指定します。

このように引数を指定して実行することで、snprintf 関数で第４引数に指定した数値が文字列に変換された結果が第１引数に格納されることになります。そして、関数実行側で配列に格納された文字列を利用して様々な処理を実現することが可能となります。

例えば下記の処理を実行すれば、data に格納される整数が文字列に変換されてアドレス str に格納されます。C言語において、配列名は配列の先頭のアドレスとして扱われますので、要は配列 strの先頭から data の文字列への変換結果（"123"）が格納されることになります。

snprintfの実行例

char str[100];
int num = 123;
snprintf(str, 100, "%d", data);

`snprintf` 関数で数値を文字列に変換する手順

ここまで説明してきたように、snprintf 関数の「”変換指定子に数値が埋め込まれた文字列” が配列等に格納される」という特徴を利用すれば数値の文字列への変換を簡単に実現することが出来ます。

この時の手順を具体的に示せば下記となります。

配列やメモリを用意する
- 配列は変数宣言で、メモリは malloc 関数で用意可能
下記のように引数を指定して snprintf 関数を実行する
- 第１引数：1. で用意した配列やメモリのアドレス
- 第２引数：1. で用意した配列やメモリのサイズ
- 第３引数：”変換指定子のみの文字列” ("%d" や "%f" など)
- 第４引数：変換したい数値 or 変換したい数値を格納した変数

`snprintf` 関数実行時の注意点

この手順で数値を文字列に変換する際は下記の点に注意してください。

第１引数には 変換後の文字列の長さ + 1 以上のサイズの配列（メモリ）を指定する
変換したい数値に合わせた変換指定子を指定する

第１引数に指定する配列のサイズ

まず、snprintf 関数の数値の文字列変換結果の格納先は第１引数に指定するアドレスになります。配列名を指定することで配列の先頭アドレスを指定することが可能となりますが、この配列には変換結果となる文字列よりも大きなサイズが必要となります。より具体的には、数値を文字列への変換結果となる「文字 + ヌル文字」が格納されることになります。なので、数値の桁数 + 1 のサイズが必要となります。

サイズが小さいとバッファーオーバーランが発生して他の配列や変数を意図せず変更してしまう可能性があるので注意してください。

また、snprintf 関数では第１引数に指定するアドレスに格納されるデータの個数は第２引数に指定したサイズが上限となります。したがって、第２引数に “第１引数に指定するアドレスの配列やメモリのサイズ” を指定してやればバッファーオーバーラン自体は防げます。

が、変換後の文字列が途中で切れてしまう可能性もあるため、それを防ぐために十分なサイズの配列やメモリを予め用意するとともに、第２引数にそれらのサイズを指定してバッファーオーバーラン対策を行うのが良いと思います。

どうしても考慮が抜けがちになってしまうのがヌル文字になります。C言語で文字列を扱う際にはヌル文字を考慮しながらプログラムを開発していく必要があります。ヌル文字については下記ページで開設していますので、ヌル文字についてご存じない方は別途下記ページを参照していただければと思います。

【C言語】ヌル文字（NULL文字）とは？

先ほども少し触れましたが、特に使用可能なメモリに制限が無いのであれば十分な大きな配列やメモリを用意し、そのアドレスをsnprintf 関数の第１引数に指定してやるのが良いと思います。そして、その配列やメモリのサイズを第２引数に指定してバッファーオーバーラン対策を行います。

数値を文字列に変換する関数で示した main 関数ではサイズが 256 の配列を用意するようにしていまので、255 桁の数値を文字列に変換することが可能となっています。ここまで桁数の多い数値を扱うことはほとんどないため、十分なサイズの配列が用意されていることが確認できると思います。

もし、256 桁以上の桁数の数値を文字列に変換したとしても、第２引数で指定したサイズの文字列のみが第１引数で指定されるアドレスに格納されることになるため、バッファーオーバーランは防ぐことが出来ることになります（255 桁の文字 + ヌル文字が格納される）。

第３引数に指定する変換指定子

また、ここまで説明してきたように第３引数のフォーマットに含ませる変換指定子は、変換したい数値や変数の型に合わせて適切に選択する必要がある点にも注意が必要です。

snprintf では第４引数以降に指定した数値が “変換指定子に対応する型” に変換されることになります。そして、その後に変換指定子部分に変換後の値が埋め込まれることになります。したがって、snprintf で第４引数に指定する数値や変数の型と第３引数に指定するフォーマットの変換指定子に対応する型とが異なる場合、無理やりおかしな数値に変換されてしまった結果が変換指定子部分に埋め込まれることになります。

ということで、おかしな変換が行われないように「文字列に変換したい数値や変数の型」と「変換指定子に対応する型」は合わせておく必要があります。

変換指定子の代表例には下記のようなものが挙げられ、コロンの前側に変換指定子を、その変換指定子に対応する型をコロンの後ろ側に記載しています。例えば、int 型の変数に格納された数値を文字列に変換するのであれば、変換指定子による変換後も int 型であることが望ましいため %d を指定しておく必要があることになります。

%d：int 型
%u：unsigned int 型
%f：float 型・double 型

例えば下記のように第４引数に 1.23 指定しているのに第３引数に "%d" を指定すると、1.23 が無理矢理 int に変換されてしまうことになります。浮動小数点数を文字列に変換しようとしているわけですから、文字列への変換を行うためには第３引数には "%f" を指定してやるのが正解となります。

不適切な変換指定子の指定

char str[MAX_LEN];
snprintf(str, MAX_LEN, "%d", 1.23);
printf("%s\n", str); // 1431666096が出力される！

このように、snprintf 関数を利用して数値を文字列に変換する際には、変換したい数値に合わせて適切な変換指定子を指定するようにしてやる必要がある点にも注意しましょう。

適切でない変換指定子が指定された場合は下記のような警告が出力されることになると思いますので、特にコンパイル時の警告はしっかりチェックするようにしましょう（今回に限らず、警告は常にチェックする方が良いですが…）。

warning: format ‘%d’ expects argument of type ‘int’, but argument 4 has type ‘double’ [-Wformat=]
   24 |     snprintf(str, MAX_LEN, "%d", 1.23);
      |                             ~^   ~~~~
      |                              |   |
      |                              int double
      |                             %f

このような制限があるため、数値を文字列に変換する関数では変換したい数値に合わせた変換指定した指定できるよう、関数を分けて用意しています（double (float)・unsigned int・int の３種類）。

また、これも printf 同様に、変換指定子で「文字列に変換する小数点以下の桁数」を指定することも可能です。例えば数値を文字列に変換する関数の double2str では変換指定子に %.2f を指定しているため、文字列に変換される小数点以下の桁数は 2 桁固定になります。%.2f の 2 の部分を変更することで文字列に変換する小数点以下の桁数を変更することが可能ですので、このあたりは好みに合わせて指定していただければと思います。特に浮動小数点数の場合は誤差が含まれて変換後の文字列に余計な 0 が付加されることが多いので、それが気になる場合は小数点以下の桁数を変換指定子で指定して固定化してやることをオススメします。

まとめ

このページでは、数値を文字列に変換する方法について説明しました！

snprintf を利用することで「数値の文字列への変換」を実現することが可能となります。snprintf は printf と使い方が似ているので簡単に使いこなすことが出来るようになると思います。他にも数値を文字列に変換する方法はありますが、おそらく今回紹介した snprintf を利用する変換方法が一番楽だと思います。

例えば、下記ページでは１桁の数値を１つの数字に変換する方法を紹介していますが、これを数値の全桁に対して繰り返せば数値の文字列への変換は実現できるでしょう。この方法はC言語での数値や数字の扱いを理解するためには向いていますが、数値の文字列への変換を実現するだけであれば snprintf を使う方が楽です。

【C言語】数字⇔数値の変換方法

ただし、楽ではありますが、バッファーオーバーランの発生には気を付ける必要がありますし、変換する数値に合わせて適切に変換指定子を指定する必要がある点にも注意が必要になります。

プログラミングをしていれば数値を文字列に変換したくなるケースも多々ありますので、是非 snprintf については覚えておきましょう！また、逆に文字列を数値に変換したくなるケースも多いと思います。この文字列から数値への変換方法は下記ページで紹介していますので、興味があれば是非下記ページも読んでみてください！

【C言語】文字列を数値に変換する方法（atoi・strtol など）

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