C++最速マスター その2

Template Function

C言語の関数は一般的には厳密な型定義を必要とします。型定義が厳密である故に例えば同じような処理の関数なんだけど引数の型が決まってしまうと、それぞれの型にあった関数を作らなければならないという問題が発生します。これはTemplateを使って引数の汎用化を行う事で解消できます。関数定義の前にtemplate 関数名()という記述をすることで型の固定定義を回避できます。これにより利用する側で様々な形式の引数を設定できます。

#include 
#include 

template <typename X>
X sum( X var_x, X var_y, X var_z ) { 
return var_x + var_y + var_z;
}

template <typename X, typename Y, typename Z>
X max( Y var_y, X var_z ) { 
if( var_y > var_z ) { 
    return var_y;
}   
return var_z;
}

int main(){
// sumの型定義は一つ。同じ型であれば適用可能
int i_sum = sum( 1,2,3 );
std::cout << i_sum << std::endl;
    
// 上と同じく全てfloat型。引数の汎用化に成功
float f_sum = sum( 1.0,2.0,3.0 );
std::cout << f_sum << std::endl;
    
// 下は型定義のエラーになる。引数の方に intとdoubleが混在
//double dd_sum = sum( 1, 2, 3.0 );
   
// 引数の型指定を呼び出し側で行えるようにする
double d_max = max<double, double, int>( 2.1, 3 );
std::cout << d_max << std::endl;
return 0;
}

Template Class

TemplateClassもTemplateFunctionと同様で、Classとして扱うデータの型定義を汎用化します。以下では汎用的なStackクラスを定義し様々なデータ型を保持可能としています。

#include 
#include 

template <typename TYPE>
class Stack {
private:
TYPE buffer[100];
int index;
public:
Stack();
bool push( TYPE var );
TYPE pop();
};

template <typename TYPE>
Stack  ::Stack() {
index = 0;
}

template <typename TYPE>
Stack  ::~Stack() {
}

template <typename TYPE>
bool Stack  ::push( TYPE var ) {
buffer[index] = var;
index++;
return true;
}

template <typename TYPE>
TYPE Stack  ::pop() {
--index;
return buffer[index];
}

// main
int main(){
Stack <int> int_stack;
int_stack.push( 1 );
int_stack.push( 2 );
std::cout << int_stack.pop() << std::endl;
std::cout << int_stack.pop() << std::endl;

Stack <char *> str_stack;
str_stack.push( "test" );
str_stack.push( "stack" );
std::cout << str_stack.pop() << std::endl;
std::cout << str_stack.pop() << std::endl;

return 0;
}

上の例をポインタを使って書き換えてみます。classの定義は同じなのでint mainの中だけ書き換えます。

// main
int main(){
Stack <int> *int_stack = new Stack <int>;
int_stack->push( 1 );
int_stack->push( 2 );
std::cout << int_stack->pop() << std::endl;
std::cout << int_stack->pop() << std::endl;
delete int_stack;
int_stack = NULL;

Stack <char *> *str_stack = new Stack <char *>;
str_stack->push( "test" );
str_stack->push( "stack" );
std::cout << str_stack->pop() << std::endl;
std::cout << str_stack->pop() << std::endl;
delete str_stack;
str_stack = NULL;

return 0;
}

Container List

Containerはデータを格納するものです。Cでは標準で備わっていなかった連想配列が使えたりします。それぞれのContainerに特徴があり使い方に注意しないと効率が悪いデータの持ち方をする可能性があります。以下簡単ですが表にまとめます。

Vector

Vectorは動的な配列です。C++では配列表現はvectorを使う事で可能ですし、C++では配列を使うのはできるだけ避けるべきと言われています。以下にサンプルコードを記載します。push_back,back,pop_backなどの関数を覚えて基本的な使い方に慣れると良いと思います。

#include
#include
#include 
using namespace std;

template<typename T>
void print_vector( const vector & vect ) {
for( int j=0; jint main() {

cout << " --- int vector --- " << endl;

// int型のvectorを定義
vector<int> vect;

//末尾に要素追加
vect.push_back( 1 );
vect.push_back( 100 );
vect.push_back( 2);

// ソート
cout << " --- sort --- " << endl;
sort( vect.begin(), vect.end() );
print_vector( vect );

// 降順でソート
cout << " --- sort desc --- " << endl;
sort( vect.rbegin(), vect.rend() );
print_vector( vect ); 

//要素を末尾から取り出す
cout << " --- pop --- " << endl; 
while( !vect.empty() ) {
    cout << vect.back() << endl;
    vect.pop_back();
}
   
cout << " \n\n ";
cout << " --- string vector --- " << endl;

// string型のvectorを定義
vector s_vect;

//末尾に要素追加
s_vect.push_back( "vector" );
s_vect.push_back( "map" );
s_vect.push_back( "stack" );

// ソート
cout << " --- sort --- " << endl;
sort( s_vect.begin(), s_vect.end() );
print_vector( s_vect );

// 降順でソート
cout << " --- sort desc --- " << endl;
sort( s_vect.rbegin(), s_vect.rend() );
print_vector( s_vect ); 

//要素を末尾から取り出す
cout << " --- pop --- " << endl; 
while( !s_vect.empty() ) {
    cout << s_vect.back() << endl;
    s_vect.pop_back();
}
return 0;
}

--- int vector --- 
--- sort --- 
1
2
100
--- sort desc --- 
100
2
1
--- pop --- 
1
2
100
 
--- string vector --- 
--- sort --- 
map
stack
vector
--- sort desc --- 
vector
stack
map
--- pop --- 
map
stack
vector

map

mapはkeyとvalueを組み合わせた連想配列です。データはkeyでsortされて保持されます。insert,find,erase関数を覚えておくと便利に使えます。

#include 
#include 
#include 
#include 
using namespace std;

template<typename X,typename Y>
void print_map( map& value ) {
typename map::iterator it = value.begin();
while( it != value.end() ) {
    cout << it->first +  ":" + it->second << endl;
    ++it;
}
}

int main() {

cout << " --- key int map --- " << endl;
//mapを定義 keyがint valueがstring
map<int,string> int_values;

//要素追加
int_values.insert( map<int,string>::value_type( 5, "c++" ) );
int_values.insert( map<int,string>::value_type( 10, "python" ) );
int_values.insert( map<int,string>::value_type( 2, "php" ) );
int_values.insert( map<int,string>::value_type( 1, "java" ) );

//defaultはkeyでsort
print_map( int_values );

cout << " --- key string map --- " << endl;
//mapを定義 keyもvalueもstring
map string_values;

//要素追加
string_values.insert( map::value_type( "love", "c++" ) );
string_values.insert( map::value_type( "dislike", "python" ) );
string_values.insert( map::value_type( "hate", "php" ) );
string_values.insert( map::value_type( "like", "java" ) );

//defaultはkeyでsort
print_map( string_values );
   
cout << " --- find map --- " << endl;

//検索
map::iterator it = string_values.find( "like" );
if( it != string_values.end() ) {
    cout << it->first + ":" + it->second << endl;
}
return 0;
}

--- key int map --- 
1:java
2:php
5:c++
10:python
--- key string map --- 
dislike:python
hate:php
like:java
love:c++
--- find map --- 
like:java