先生と生徒の会話形式で理解しよう

生徒

「C言語で値を変更できない定数を作りたいんですけど、どうすればいいですか？」

先生

「そんな時に使うのがマクロ定数と呼ばれる仕組みです。#defineという記述を使って名前に値を割り当てると、プログラムのどこでも同じ値で扱えるようになります。」

生徒

「変数とどう違うんですか？値を入れるなら変数でもよさそうに感じます。」

先生

「変数は後から値を代入し直せますが、マクロ定数は書き換えを防ぎたい時に使います。同じ数字を繰り返し書かずに済むので、プログラムの見通しが良くなり、変更にも強くなります。」

1. マクロ定数とは？

C言語には様々な定数がありますが、コードによく登場するのが#defineによるマクロ定数です。これはコンパイルの前に、プログラムの中に書かれた名前を決められた値に置き換える仕組みです。置き換える処理を「プリプロセッサ」と呼び、プログラムが機械語に変換されるより前の段階で処理されます。

例えば税率、ゲームの最大人数、画面サイズ、センサーの閾値など、後から値を変更したくなる部分をコード中でバラバラに数字として書いてしまうと、修正のたびにすべて探して変更しなければなりません。しかしマクロ定数なら、ひとつの場所を変更するだけで済むため、初心者でも安全に扱えます。

2. #defineの基本的な書き方

#defineの書き方はとてもシンプルです。


#define 税率 10

このように書くと、プログラム中にある「税率」という文字がすべて「10」に置き換えられます。数字以外にも文字や文字列を割り当てることもできます。


#define APP_NAME "SampleApp"
#define 初期値 0

日本語の名前も使えますが、環境によって文字化けする可能性があるため、慣れるまでは英字を使う方が安心です。

マクロ定数は、変更が必要になっても修正する箇所がひとつだけになるため、バグを防ぎやすくなります。さらに、意味のある名前をつけることでプログラムの読みやすさが大幅に向上します。例えば、ゲームで「HPがゼロ以下ならゲームオーバー」という処理を書くなら、数字を直接置くより意味が伝わります。


#define GAMEOVER_HP 0
if(player_hp <= GAMEOVER_HP)
{
    printf("ゲームオーバーです。\n");
}

数字だけが並ぶコードは読む人に優しくありません。値に名前を与えることで、プログラムが自然な文章のように見えるようになり、初心者でも理解しやすくなります。

マクロ定数はたくさんの場面で利用できます。例えば次のようなケースです。


#define SIZE 5
int data[SIZE] = {1,2,3,4,5};

値を書き換えたい時には、#define SIZE 10と変更すれば配列の大きさも自動的に変わります。同じ数字があちこちに書かれていると修正漏れの原因になるため、定数化はとても大切です。

マクロ定数は数字だけでなく、文字列や式をそのまま置き換えることもできます。例えば画面に表示するメッセージをまとめておくと、管理しやすくなります。


#define HELLO "こんにちは！\n"
#define BYE "さようなら！\n"
printf(HELLO);
printf(BYE);

もしメッセージを変更したい場合も、#defineの部分だけ書き換えればよく、プログラム全体を探す必要はありません。初心者が陥りやすい「値を探して修正する地獄」を避けられます。

マクロ定数は、条件分岐と組み合わせることでより実践的になります。例えば、特定の温度を超えたら警告を出したい場合の例です。


#define LIMIT_TEMP 30
int temp = 28;
if(temp > LIMIT_TEMP)
{
    printf("温度が上昇しています。\n");
}
else
{
    printf("現在の温度は安全です。\n");
}

数字を直接書くより可読性が高く、意味が明確になります。

下記は、HELLOとBYEを使ったサンプルの実行結果です。


こんにちは！
さようなら！

便利なマクロ定数ですが、注意するべきポイントもあります。まず、マクロはコンパイル前に置き換えられるため、エラーが起きた時にどこが原因か分かりにくい場合があります。また、演算式をマクロに使うと、思わぬ計算順序になってしまうことがあるため、慣れないうちは数字や文字列の置き換えに使う方が安心です。

さらに、多くのC言語プログラムでは大文字で書くのが一般的です。これは変数との区別を付けやすくするためで、慣習として多くの教科書やプロジェクトで採用されています。読みやすいプログラムはバグも見つけやすく、チーム開発でも他の人が理解しやすくなるという利点があります。