forward_list

[C++] forward_listで構造体を扱う方法

2025-04-15更新日: 2025-04-15

C++のforward_listは単方向リストを実装するコンテナで、構造体を要素として扱うことが可能です。

まず、構造体を定義し、その型をforward_listのテンプレート引数として指定します。

要素の追加にはpush_frontやemplace_frontを使用します。

emplace_frontは構造体のメンバを直接指定して初期化できるため効率的です。

要素の操作にはイテレータを用い、beginやendで範囲を取得してループ処理を行います。

目次から探す

構造体をforward_listで扱う準備
forward_listに構造体を追加する方法
forward_listの要素を操作する方法
forward_listで構造体を扱う際の注意点
まとめ

構造体をforward_listで扱う準備

C++のforward_listは、単方向リストを実装するためのコンテナです。

forward_listを使用することで、メモリの効率的な管理が可能になります。

ここでは、forward_listを使って構造体を扱うための準備を行います。

まず、構造体を定義し、その後にforward_listをインクルードします。

以下は、構造体を定義し、forward_listを使用するための基本的な準備を示すサンプルコードです。

#include <iostream>
#include <forward_list>
// 構造体の定義
struct Person {
    std::string name;  // 名前
    int age;          // 年齢
};
int main() {
    // forward_listの宣言
    std::forward_list<Person> people;
    // サンプルデータの追加
    people.emplace_front(Person{"山田太郎", 30});
    people.emplace_front(Person{"佐藤花子", 25});
    // 確認のために出力
    for (const auto& person : people) {
        std::cout << "名前: " << person.name << ", 年齢: " << person.age << std::endl;
    }
    return 0;
}

名前: 佐藤花子, 年齢: 25
名前: 山田太郎, 年齢: 30

このコードでは、Personという構造体を定義し、forward_listを使ってその構造体のインスタンスを管理しています。

emplace_frontメソッドを使用して、リストの先頭に新しい要素を追加しています。

forward_listに構造体を追加する方法

forward_listに構造体を追加する方法はいくつかありますが、主にemplace_frontやpush_frontメソッドを使用します。

これらのメソッドを使うことで、構造体のインスタンスをリストの先頭に追加することができます。

以下に具体的なサンプルコードを示します。

#include <iostream>
#include <forward_list>
// 構造体の定義
struct Person {
    std::string name;  // 名前
    int age;          // 年齢
};
int main() {
    // forward_listの宣言
    std::forward_list<Person> people;
    // emplace_frontを使って構造体を追加
    people.emplace_front(Person{"田中一郎", 40});
    people.emplace_front(Person{"鈴木次郎", 35});
    // push_frontを使って構造体を追加
    Person p{"高橋三郎", 28};
    people.push_front(p);
    // 確認のために出力
    for (const auto& person : people) {
        std::cout << "名前: " << person.name << ", 年齢: " << person.age << std::endl;
    }
    return 0;
}

名前: 高橋三郎, 年齢: 28
名前: 鈴木次郎, 年齢: 35
名前: 田中一郎, 年齢: 40

このコードでは、emplace_frontを使用して直接構造体をリストに追加し、push_frontを使用して既存の構造体インスタンスを追加しています。

emplace_frontは、構造体のインスタンスを直接リストに構築するため、効率的です。

一方、push_frontは、すでに存在するインスタンスを追加する際に使用します。

どちらの方法も、リストの先頭に要素を追加することができます。

forward_listの要素を操作する方法

forward_listの要素を操作するためには、イテレータを使用してリストを走査し、要素の追加、削除、変更を行います。

以下に、forward_listの要素を操作するための基本的な方法を示すサンプルコードを紹介します。

#include <iostream>
#include <forward_list>
// 構造体の定義
struct Person {
    std::string name;  // 名前
    int age;          // 年齢
};
int main() {
    // forward_listの宣言
    std::forward_list<Person> people;
    
    // サンプルデータの追加
    people.emplace_front(Person{"山田太郎", 30});
    people.emplace_front(Person{"佐藤花子", 25});
    people.emplace_front(Person{"鈴木次郎", 35});
    // 要素の変更
    for (auto& person : people) {
        if (person.name == "佐藤花子") {
            person.age = 26;  // 年齢を変更
        }
    }
    // 要素の削除
    people.remove_if([](const Person& person) { return person.age < 30; });
    // 確認のために出力
    for (const auto& person : people) {
        std::cout << "名前: " << person.name << ", 年齢: " << person.age << std::endl;
    }
    return 0;
}

名前: 鈴木次郎, 年齢: 35
名前: 佐藤花子, 年齢: 26

このコードでは、forward_listの要素を操作するために、以下の手順を実行しています。

要素の変更: forループを使用して、特定の条件に基づいて構造体のメンバーを変更しています。
要素の削除: remove_ifメソッドを使用して、年齢が30未満の要素を削除しています。

条件はラムダ式で指定しています。

これにより、forward_listの要素を柔軟に操作することができます。

forward_listで構造体を扱う際の注意点

forward_listを使用して構造体を扱う際には、いくつかの注意点があります。

これらを理解しておくことで、効率的かつ安全にプログラムを作成することができます。

以下に主な注意点を示します。

注意点	説明
メモリ管理	`forward_list`は動的にメモリを管理するため、要素の追加や削除時にメモリリークに注意が必要です。
コピーとムーブ	構造体が大きい場合、コピーコストが高くなるため、ムーブセマンティクスを利用することを検討してください。
イテレータの無効化	要素を削除すると、イテレータが無効になるため、削除後にイテレータを使用しないように注意が必要です。
順序の保持	`forward_list`は単方向リストであるため、逆順にアクセスすることができません。必要に応じて他のコンテナを検討してください。
初期化の注意	構造体のメンバーが初期化されていない場合、未定義の動作を引き起こす可能性があります。必ず初期化を行いましょう。