配列

[C++] 動的に作成した配列を初期化する方法

C++で動的に作成した配列を初期化するには、new演算子を使用してメモリを確保し、初期値を設定します。

例えば、int* arr = new int[size]();のように()を付けると、配列の全要素がゼロで初期化されます。

また、std::fillやループを使って任意の値で初期化することも可能です。

確保したメモリはdelete[]で解放する必要があります。

目次から探す

動的配列の作成方法

C++では、動的配列を作成するためにnew演算子を使用します。

これにより、プログラムの実行時に必要なメモリを確保し、配列を動的に生成することができます。

以下に、動的配列を作成する基本的な方法を示します。

#include <iostream>
int main() {
    int size; // 配列のサイズを格納する変数
    std::cout << "配列のサイズを入力してください: ";
    std::cin >> size; // ユーザーから配列のサイズを入力
    // 動的配列の作成
    int* dynamicArray = new int[size]; // sizeのサイズの配列を動的に作成
    // 配列の初期化
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        dynamicArray[i] = i + 1; // 配列の各要素に値を代入
    }
    // 配列の内容を表示
    std::cout << "動的配列の内容: ";
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        std::cout << dynamicArray[i] << " "; // 各要素を表示
    }
    std::cout << std::endl;
    // メモリの解放
    delete[] dynamicArray; // 動的に確保したメモリを解放
    return 0; // プログラムの終了
}

配列のサイズを入力してください: 5
動的配列の内容: 1 2 3 4 5

このコードでは、ユーザーから配列のサイズを入力させ、そのサイズの動的配列を作成しています。

配列の各要素には1から始まる整数を代入し、最後にその内容を表示しています。

動的に確保したメモリは、使用後に必ずdelete[]を使って解放することが重要です。

動的配列の初期化方法

動的配列を作成した後、初期化を行う方法はいくつかあります。

ここでは、基本的な初期化方法と、異なる初期化のテクニックを紹介します。

1. ループを使用した初期化

最も一般的な方法は、ループを使用して各要素に値を代入することです。

以下のコードでは、動的配列を作成し、ループを使って初期化しています。

#include <iostream>
int main() {
    int size = 5; // 配列のサイズを指定
    int* dynamicArray = new int[size]; // 動的配列の作成
    // ループを使用して初期化
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        dynamicArray[i] = i * 2; // 各要素に2の倍数を代入
    }
    // 配列の内容を表示
    std::cout << "動的配列の内容: ";
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        std::cout << dynamicArray[i] << " "; // 各要素を表示
    }
    std::cout << std::endl;
    delete[] dynamicArray; // メモリの解放
    return 0; // プログラムの終了
}

動的配列の内容: 0 2 4 6 8

2. 初期化リストを使用した初期化

C++11以降では、初期化リストを使用して動的配列を初期化することも可能です。

ただし、初期化リストを直接使用することはできないため、std::vectorを使用することが一般的です。

以下は、std::vectorを使用した例です。

#include <iostream>
#include <vector>
int main() {
    // std::vectorを使用して動的配列を初期化
    std::vector<int> dynamicArray = {1, 2, 3, 4, 5}; // 初期化リストを使用
    // 配列の内容を表示
    std::cout << "動的配列の内容: ";
    for (int value : dynamicArray) {
        std::cout << value << " "; // 各要素を表示
    }
    std::cout << std::endl;
    return 0; // プログラムの終了
}

動的配列の内容: 1 2 3 4 5

3. std::fillを使用した初期化

std::fillを使用することで、配列の全要素を特定の値で初期化することもできます。

以下のコードでは、全要素を0で初期化しています。

#include <iostream>
#include <algorithm> // std::fillを使用するために必要
int main() {
    int size = 5; // 配列のサイズを指定
    int* dynamicArray = new int[size]; // 動的配列の作成
    // std::fillを使用して初期化
    std::fill(dynamicArray, dynamicArray + size, 0); // 全要素を0で初期化
    // 配列の内容を表示
    std::cout << "動的配列の内容: ";
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        std::cout << dynamicArray[i] << " "; // 各要素を表示
    }
    std::cout << std::endl;
    delete[] dynamicArray; // メモリの解放
    return 0; // プログラムの終了
}

動的配列の内容: 0 0 0 0 0

これらの方法を使うことで、動的配列をさまざまな方法で初期化することができます。

用途に応じて適切な方法を選択してください。

動的配列の使用例

動的配列は、サイズが不明なデータを扱う際に非常に便利です。

ここでは、動的配列を使用したいくつかの具体的な例を紹介します。

1. ユーザーからの入力を受け取る動的配列

ユーザーが入力した数値を動的配列に格納する例です。

この例では、ユーザーが入力した数値の個数を最初に取得し、その数だけの動的配列を作成します。

#include <iostream>
int main() {
    int size; // 配列のサイズを格納する変数
    std::cout << "数値の個数を入力してください: ";
    std::cin >> size; // ユーザーからの入力を受け取る
    int* dynamicArray = new int[size]; // 動的配列の作成
    // ユーザーから数値を入力
    std::cout << "数値を入力してください:\n";
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        std::cin >> dynamicArray[i]; // 各要素にユーザーの入力を格納
    }
    // 入力された数値を表示
    std::cout << "入力された数値: ";
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        std::cout << dynamicArray[i] << " "; // 各要素を表示
    }
    std::cout << std::endl;
    delete[] dynamicArray; // メモリの解放
    return 0; // プログラムの終了
}

数値の個数を入力してください: 3
数値を入力してください:
10
20
30
入力された数値: 10 20 30

2. 動的配列を使用した合計計算

動的配列を使用して、数値の合計を計算する例です。

ユーザーが入力した数値の合計を求めます。

#include <iostream>
int main() {
    int size; // 配列のサイズを格納する変数
    std::cout << "数値の個数を入力してください: ";
    std::cin >> size; // ユーザーからの入力を受け取る
    int* dynamicArray = new int[size]; // 動的配列の作成
    // ユーザーから数値を入力
    std::cout << "数値を入力してください:\n";
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        std::cin >> dynamicArray[i]; // 各要素にユーザーの入力を格納
    }
    // 合計を計算
    int sum = 0; // 合計を格納する変数
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        sum += dynamicArray[i]; // 各要素を合計
    }
    // 合計を表示
    std::cout << "合計: " << sum << std::endl;
    delete[] dynamicArray; // メモリの解放
    return 0; // プログラムの終了
}

数値の個数を入力してください: 4
数値を入力してください:
5
10
15
20
合計: 50

3. 動的配列を使用した文字列の格納

動的配列は、文字列を格納するためにも使用できます。

以下の例では、ユーザーが入力した文字列を動的配列に格納し、表示します。

#include <iostream>
#include <string>
int main() {
    int size; // 配列のサイズを格納する変数
    std::cout << "文字列の個数を入力してください: ";
    std::cin >> size; // ユーザーからの入力を受け取る
    std::string* dynamicArray = new std::string[size]; // 動的配列の作成
    // ユーザーから文字列を入力
    std::cout << "文字列を入力してください:\n";
    std::cin.ignore(); // 改行を無視
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        std::getline(std::cin, dynamicArray[i]); // 各要素にユーザーの入力を格納
    }
    // 入力された文字列を表示
    std::cout << "入力された文字列:\n";
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        std::cout << dynamicArray[i] << std::endl; // 各要素を表示
    }
    delete[] dynamicArray; // メモリの解放
    return 0; // プログラムの終了
}

文字列の個数を入力してください: 2
文字列を入力してください:
こんにちは
さようなら
入力された文字列:
こんにちは
さようなら

これらの例から、動的配列がどのように活用できるかがわかります。

動的配列は、サイズが不明なデータを扱う際に非常に便利で、さまざまな用途に応じて使用できます。

動的配列のメモリ解放

C++では、動的に確保したメモリを適切に解放することが非常に重要です。

メモリを解放しないと、メモリリークが発生し、プログラムのパフォーマンスが低下したり、最終的にはシステムのメモリが不足する原因となります。

ここでは、動的配列のメモリ解放の方法と注意点について説明します。

1. delete[]を使用したメモリ解放

動的配列を解放するためには、delete[]演算子を使用します。

これは、配列の先頭ポインタを指定して、配列全体のメモリを解放します。

以下の例では、動的配列を作成し、使用後にメモリを解放しています。

#include <iostream>
int main() {
    int size = 5; // 配列のサイズを指定
    int* dynamicArray = new int[size]; // 動的配列の作成
    // 配列の初期化
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        dynamicArray[i] = i + 1; // 各要素に値を代入
    }
    // 配列の内容を表示
    std::cout << "動的配列の内容: ";
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        std::cout << dynamicArray[i] << " "; // 各要素を表示
    }
    std::cout << std::endl;
    // メモリの解放
    delete[] dynamicArray; // 動的に確保したメモリを解放
    return 0; // プログラムの終了
}

動的配列の内容: 1 2 3 4 5

2. メモリ解放の重要性

メモリを解放しないと、プログラムが終了した後もメモリが解放されず、次回のプログラム実行時にメモリ不足を引き起こす可能性があります。

特に、長時間実行されるプログラムや、動的配列を頻繁に作成・解放するプログラムでは、メモリ管理が重要です。

3. メモリ解放の注意点

二重解放を避ける: 同じメモリを二度解放しないように注意が必要です。

二重解放は未定義の動作を引き起こす可能性があります。

解放後のポインタを無効化: メモリを解放した後は、そのポインタをnullptrに設定することが推奨されます。

これにより、誤って解放済みのメモリにアクセスすることを防げます。

#include <iostream>
int main() {
    int size = 5; // 配列のサイズを指定
    int* dynamicArray = new int[size]; // 動的配列の作成
    // 配列の初期化
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        dynamicArray[i] = i + 1; // 各要素に値を代入
    }
    // メモリの解放
    delete[] dynamicArray; // 動的に確保したメモリを解放
    dynamicArray = nullptr; // ポインタをnullptrに設定
    return 0; // プログラムの終了
}

4. スマートポインタの利用

C++11以降では、std::unique_ptrやstd::shared_ptrなどのスマートポインタを使用することで、メモリ管理を自動化することができます。

これにより、手動でメモリを解放する必要がなくなり、メモリリークのリスクを大幅に減少させることができます。

以下は、std::unique_ptrを使用した例です。

#include <iostream>
#include <memory> // std::unique_ptrを使用するために必要
int main() {
    int size = 5; // 配列のサイズを指定
    std::unique_ptr<int[]> dynamicArray(new int[size]); // スマートポインタを使用して動的配列を作成
    // 配列の初期化
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        dynamicArray[i] = i + 1; // 各要素に値を代入
    }
    // 配列の内容を表示
    std::cout << "動的配列の内容: ";
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        std::cout << dynamicArray[i] << " "; // 各要素を表示
    }
    std::cout << std::endl;
    // メモリの解放は不要(unique_ptrが自動で行う)
    return 0; // プログラムの終了
}

動的配列の内容: 1 2 3 4 5

動的配列のメモリ解放は、プログラムの健全性を保つために欠かせない作業です。

適切なメモリ管理を行うことで、効率的で安定したプログラムを作成することができます。

初期化時のエラーとその対処法

動的配列の初期化時には、さまざまなエラーが発生する可能性があります。

ここでは、一般的なエラーとその対処法について説明します。

1. メモリ不足エラー

動的配列を作成する際に、要求されたサイズのメモリを確保できない場合、メモリ不足エラーが発生します。

このエラーは、特に大きな配列を作成しようとしたときに発生しやすいです。

対処法

サイズの確認: 配列のサイズを小さくするか、必要なメモリ量を見直します。
例外処理: new演算子を使用する際に、例外をキャッチしてエラーメッセージを表示することができます。

#include <iostream>
int main() {
    int size;
    std::cout << "配列のサイズを入力してください: ";
    std::cin >> size;
    try {
        int* dynamicArray = new int[size]; // メモリの確保
        // 配列の初期化や使用処理
        delete[] dynamicArray; // メモリの解放
    } catch (std::bad_alloc& e) {
        std::cerr << "メモリの確保に失敗しました: " << e.what() << std::endl;
    }
    return 0; // プログラムの終了
}

2. 不正なインデックスアクセス

動的配列の要素にアクセスする際に、配列の範囲外のインデックスを指定すると、未定義の動作が発生します。

これにより、プログラムがクラッシュしたり、予期しない結果を引き起こす可能性があります。

対処法

インデックスの範囲チェック: 配列にアクセスする前に、インデックスが有効な範囲内であることを確認します。

#include <iostream>
int main() {
    int size = 5;
    int* dynamicArray = new int[size];
    // 配列の初期化
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        dynamicArray[i] = i + 1;
    }
    int index;
    std::cout << "アクセスするインデックスを入力してください (0～" << size - 1 << "): ";
    std::cin >> index;
    // インデックスの範囲チェック
    if (index >= 0 && index < size) {
        std::cout << "配列の要素: " << dynamicArray[index] << std::endl;
    } else {
        std::cerr << "エラー: インデックスが範囲外です。" << std::endl;
    }
    delete[] dynamicArray; // メモリの解放
    return 0; // プログラムの終了
}

3. 初期化の忘れ

動的配列を作成した後、初期化を行わずに使用すると、未初期化のメモリにアクセスすることになり、予測できない結果を引き起こす可能性があります。

対処法

初期化を必ず行う: 配列を作成したら、必ず初期化を行うようにします。

初期化を行わない場合は、デフォルト値で初期化することを検討します。

#include <iostream>
int main() {
    int size = 5;
    int* dynamicArray = new int[size]; // 動的配列の作成
    // 配列の初期化(デフォルト値で初期化)
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        dynamicArray[i] = 0; // 各要素を0で初期化
    }
    // 配列の内容を表示
    std::cout << "動的配列の内容: ";
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        std::cout << dynamicArray[i] << " "; // 各要素を表示
    }
    std::cout << std::endl;
    delete[] dynamicArray; // メモリの解放
    return 0; // プログラムの終了
}

4. メモリ解放の忘れ

動的配列を使用した後にメモリを解放しないと、メモリリークが発生します。

これにより、プログラムのパフォーマンスが低下し、最終的にはシステムのメモリが不足する原因となります。

対処法

使用後は必ずメモリを解放: delete[]を使用して、動的配列を使用した後は必ずメモリを解放します。

#include <iostream>
int main() {
    int size = 5;
    int* dynamicArray = new int[size]; // 動的配列の作成
    // 配列の初期化
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        dynamicArray[i] = i + 1; // 各要素に値を代入
    }
    // メモリの解放
    delete[] dynamicArray; // 動的に確保したメモリを解放
    return 0; // プログラムの終了
}

これらのエラーを理解し、適切に対処することで、動的配列を安全に使用することができます。

プログラムの健全性を保つために、エラーチェックや初期化を怠らないようにしましょう。