C言語の構造体メンバー配列で自動的に行われるディープコピーの仕組み

構造体（struct）を使用すると、ユーザー定義のデータ型を作成できます。構造体のメンバーには、int や char といった基本データ型だけでなく、静的に確保されたメモリを持つ配列も含めることができます。

ある構造体変数を別の構造体変数に代入すると、通常は「シャローコピー（浅いコピー）」が行われます。しかし、ここには重要な例外があります。構造体のメンバーが配列である場合、コンパイラは自動的にディープコピー（深いコピー）を実行します。以下のサンプルコードで、この挙動を確認してみましょう。

サンプルコード

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

typedef struct student {
    int roll_num;
    char name[128];
} student_t;

void print_struct(student_t *s) {
    printf("Roll num: %d, name: %s\n", s->roll_num, s->name);
}

int main() {
    student_t s1, s2;
    s1.roll_num = 1;
    strcpy(s1.name, "tom");
    s2 = s1;
    // 配列メンバーにはディープコピーが行われるため、s1 の内容は影響を受けない
    s2.name[0] = 'T';
    s2.name[1] = 'O';
    s2.name[2] = 'M';
    print_struct(&s1);
    print_struct(&s2);
    return 0;
}

実行結果

上記のコードをコンパイルして実行すると、次の出力が得られます。

Roll num: 1, name: tom
Roll num: 1, name: TOM

出力のポイント

s2 = s1; という代入の後で s2.name の先頭3文字を変更していますが、s1 側の名前は「tom」のまま変化していません。これは、配列メンバーに対してディープコピーが行われ、s1 と s2 がそれぞれ独立した name 配列を持っていることを示しています。

なぜ配列だけディープコピーされるのか？

C言語における構造体の代入は、構造体全体のメモリ内容を丸ごと複製する動作です。char name[128] のような配列メンバーは、構造体内に実データが埋め込まれているため、代入時にその内容まで一緒にコピーされます。

一方、メンバーがポインタ（例：char *name）だった場合はどうなるでしょうか。この場合、コピーされるのは「アドレス値」だけです。その結果、両方の構造体が同じメモリ領域を共有することになり、片方の文字列を書き換えるともう片方にも影響が及びます。これがシャローコピーに伴う典型的な問題です。構造体内で文字列を扱う場合は、固定長配列を使うか、strdup() などで明示的にメモリを確保・複製することが推奨されます。