C言語で文字列内の大文字と小文字を反転（トグル変換）させるプログラムの書き方

はじめに

大文字を小文字へ、小文字を大文字へと変換する処理は、一般的に「トグル（toggle）」と呼ばれます。

各文字をトグルするとは、与えられた文字列の中で、小文字を大文字の形に、大文字を小文字の形にそれぞれ変換することを意味します。たとえば「TutoRial」であれば「tUTOrIAL」となります。

プログラム1：ASCIIコードの差分を使う方法

以下は、大文字を小文字に、小文字を大文字に変換するCプログラムです。ASCIIコードでは同じ英字の大文字と小文字のコード値が32だけ異なるため、この差分を利用して変換を行っています。

#include <stdio.h>
#define MAX 100
void toggle(char *string);
int main(){
    char string[MAX];
    printf("enter the string need to be toggle :\n");
    gets(string);
    toggle(string);
    printf("final string after toggling is:\n");
    printf("%s\n", string);
    return 0;
}
void toggle(char *string){
    int i = 0;
    while(string[i] != '\0'){
        if(string[i] >= 'a' && string[i] <= 'z'){
            string[i] = string[i] - 32;
        }
        else if(string[i] >= 'A' && string[i] <= 'Z'){
            string[i] = string[i] + 32;
        }
        i++;
    }
}

このプログラムのポイントは次のとおりです。

• 小文字（'a'〜'z'）から32を引くと、対応する大文字に変換されます。
• 大文字（'A'〜'Z'）に32を加えると、対応する小文字に変換されます。
• 数字や空白、記号など英字以外の文字はそのまま維持されます。
• 文字列の終端を示すヌル文字（'\0'）に到達するまで、while文で1文字ずつ処理を繰り返します。

なお、サンプルコードで使用しているgets関数はバッファオーバーフローを引き起こす危険があるため非推奨とされています。実際の開発では、fgets関数などの安全な代替手段を使うことが推奨されます。

プログラム1の実行結果

上記のプログラムを実行すると、次のような出力が得られます。

enter the string need to be toggle :
TutoRialS PoinT C ProgrAmmIng LanGuage
final string after toggling is:
tUTOrIALs pOINt c pROGRaMMiNG lANgUAGE

プログラム2：標準ライブラリ関数を使う方法

C言語の標準ヘッダー<ctype.h>には、isupper（大文字判定）、islower（小文字判定）、toupper（大文字へ変換）、tolower（小文字へ変換）といった便利な文字操作関数が用意されています。これらを利用すると、より簡潔で可読性の高いコードになります。

#include <stdio.h>
#include <ctype.h>
int main(){
    int i, length = 0;
    char string[] = "TutORial";
    length = sizeof(string)/sizeof(string[0]);
    for(i = 0; i < length; i++){
        if(isupper(string[i])){
            string[i] = tolower(string[i]);
        }
        else if(islower(string[i])){
            string[i] = toupper(string[i]);
        }
    }
    printf("final string after conversion: %s", string);
    return 0;
}

ここではsizeof演算子を使って配列全体のサイズを要素1個分のサイズで割ることで、文字列の長さを求めています。あとはfor文で各文字を走査し、大文字なら小文字へ、小文字なら大文字へと変換しています。元のコードでは<ctype.h>のインクルードが不足しているため、コンパイル時には追加が必要です（上記のコードでは修正済みです）。

プログラム2の実行結果

実行結果は次のとおりです。

final string after conversion : tUTorIAL

まとめ

大文字・小文字のトグル変換は、「ASCIIコードの差分（±32）を利用する方法」と「ctype.hの標準関数を利用する方法」の2通りで実装できます。仕組みの理解や学習目的には前者が、実際の開発では安全性や可搬性の観点から後者がおすすめです。いずれの方法でも英字以外の文字はそのまま出力されるため、半角英数字の文字列を対象とした処理に有効です。