関数

[C++] 関数に配列を渡して初期化する方法

C++で関数に配列を渡して初期化するには、配列のポインタまたは参照を使用します。

配列は関数に直接渡せないため、配列の先頭アドレスを引数として渡します。

配列のサイズも別途渡す必要があります。

C++11以降ではstd::arrayやstd::vectorを使うと、サイズ情報を含めて簡潔に扱えます。

目次から探す

配列を関数に渡す基本的な方法
配列を参照で渡す方法
C++11以降のモダンな方法
- std::arrayを使用する方法
- std::vectorを使用する方法
配列を初期化する具体例
配列と動的メモリの扱い
まとめ

配列を関数に渡す基本的な方法

C++では、配列を関数に渡す方法はいくつかありますが、最も基本的な方法は配列のポインタを使用することです。

配列名はその配列の最初の要素のアドレスを指すため、関数に配列を渡す際には、配列名を引数として指定することができます。

以下にその具体例を示します。

#include <iostream>
// 配列を受け取る関数
void printArray(int arr[], int size) {
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        std::cout << "配列の要素[" << i << "] = " << arr[i] << std::endl;
    }
}
int main() {
    int myArray[] = {1, 2, 3, 4, 5}; // 配列の初期化
    int size = sizeof(myArray) / sizeof(myArray[0]); // 配列のサイズを計算
    // 配列を関数に渡す
    printArray(myArray, size);
    return 0;
}

配列の要素[0] = 1
配列の要素[1] = 2
配列の要素[2] = 3
配列の要素[3] = 4
配列の要素[4] = 5

この例では、printArray関数が配列とそのサイズを引数として受け取ります。

配列の要素をループで表示することで、配列が正しく渡されていることを確認できます。

配列のサイズは、sizeof演算子を使って計算しています。

配列を参照で渡す方法

C++では、配列を参照で渡すことも可能です。

参照を使用することで、配列のコピーを作成せずに、元の配列に対して直接操作を行うことができます。

これにより、メモリの使用効率が向上し、パフォーマンスが改善されることがあります。

以下に、配列を参照で渡す方法の具体例を示します。

#include <iostream>
// 配列を参照で受け取る関数
void modifyArray(int (&arr)[5]) { // 配列のサイズを指定
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        arr[i] *= 2; // 各要素を2倍にする
    }
}
int main() {
    int myArray[5] = {1, 2, 3, 4, 5}; // 配列の初期化
    // 配列を参照で関数に渡す
    modifyArray(myArray);
    // 変更後の配列を表示
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        std::cout << "配列の要素[" << i << "] = " << myArray[i] << std::endl;
    }
    return 0;
}

配列の要素[0] = 2
配列の要素[1] = 4
配列の要素[2] = 6
配列の要素[3] = 8
配列の要素[4] = 10

この例では、modifyArray関数が配列を参照で受け取ります。

配列のサイズを指定することで、関数内での配列の操作が可能になります。

関数内で配列の各要素を2倍にする処理を行い、main関数でその結果を表示しています。

参照を使用することで、元の配列が直接変更されることが確認できます。

C++11以降のモダンな方法

C++11以降、配列を関数に渡す際に、std::arrayやstd::vectorといった標準ライブラリのコンテナを使用することが推奨されています。

これらのコンテナは、配列よりも柔軟性があり、サイズの変更やメモリ管理が容易です。

以下に、std::arrayとstd::vectorを使用した例を示します。

std::arrayを使用する方法

std::arrayは固定サイズの配列をラップするコンテナで、配列のサイズをコンパイル時に決定します。

以下はその例です。

#include <iostream>
#include <array>
// std::arrayを受け取る関数
void printArray(const std::array<int, 5>& arr) {
    for (size_t i = 0; i < arr.size(); i++) {
        std::cout << "配列の要素[" << i << "] = " << arr[i] << std::endl;
    }
}
int main() {
    std::array<int, 5> myArray = {1, 2, 3, 4, 5}; // std::arrayの初期化
    // std::arrayを関数に渡す
    printArray(myArray);
    return 0;
}

配列の要素[0] = 1
配列の要素[1] = 2
配列の要素[2] = 3
配列の要素[3] = 4
配列の要素[4] = 5

std::vectorを使用する方法

std::vectorは可変サイズの配列を提供し、動的にサイズを変更することができます。

以下はその例です。

#include <iostream>
#include <vector>
// std::vectorを受け取る関数
void printVector(const std::vector<int>& vec) {
    for (size_t i = 0; i < vec.size(); i++) {
        std::cout << "ベクターの要素[" << i << "] = " << vec[i] << std::endl;
    }
}
int main() {
    std::vector<int> myVector = {1, 2, 3, 4, 5}; // std::vectorの初期化
    // std::vectorを関数に渡す
    printVector(myVector);
    return 0;
}

ベクターの要素[0] = 1
ベクターの要素[1] = 2
ベクターの要素[2] = 3
ベクターの要素[3] = 4
ベクターの要素[4] = 5

これらのモダンな方法を使用することで、配列のサイズを動的に変更したり、より安全にメモリを管理したりすることができます。

std::arrayやstd::vectorは、C++の標準ライブラリに含まれており、使いやすさと効率性を兼ね備えています。

配列を初期化する具体例

C++では、配列を初期化する方法はいくつかあります。

ここでは、配列の初期化の具体例をいくつか示し、それぞれの方法について解説します。

1. 静的初期化

配列を宣言すると同時に初期化する方法です。

以下の例では、整数型の配列を静的に初期化しています。

#include <iostream>
int main() {
    int myArray[5] = {1, 2, 3, 4, 5}; // 静的初期化
    // 配列の要素を表示
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        std::cout << "配列の要素[" << i << "] = " << myArray[i] << std::endl;
    }
    return 0;
}

配列の要素[0] = 1
配列の要素[1] = 2
配列の要素[2] = 3
配列の要素[3] = 4
配列の要素[4] = 5

2. 部分初期化

配列の一部の要素だけを初期化し、残りの要素をゼロで初期化する方法です。

以下の例では、最初の2つの要素だけを初期化しています。

#include <iostream>
int main() {
    int myArray[5] = {1, 2}; // 部分初期化
    // 配列の要素を表示
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        std::cout << "配列の要素[" << i << "] = " << myArray[i] << std::endl;
    }
    return 0;
}

配列の要素[0] = 1
配列の要素[1] = 2
配列の要素[2] = 0
配列の要素[3] = 0
配列の要素[4] = 0

3. 動的初期化

配列のサイズを動的に決定し、初期化する方法です。

new演算子を使用して動的に配列を作成します。

以下の例では、ユーザーから配列のサイズを入力してもらい、そのサイズの配列を動的に初期化しています。

#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;
    int* myArray = new int[size]; // 動的初期化
    // 配列の要素を初期化
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        myArray[i] = i + 1; // 1から始まる値で初期化
    }
    // 配列の要素を表示
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        std::cout << "配列の要素[" << i << "] = " << myArray[i] << std::endl;
    }
    delete[] myArray; // メモリの解放
    return 0;
}

配列のサイズを入力してください: 5
配列の要素[0] = 1
配列の要素[1] = 2
配列の要素[2] = 3
配列の要素[3] = 4
配列の要素[4] = 5

これらの例を通じて、C++における配列の初期化方法を理解することができます。

静的初期化、部分初期化、動的初期化のそれぞれの方法を使い分けることで、プログラムの要件に応じた柔軟な配列の管理が可能になります。

配列と動的メモリの扱い

C++では、配列を動的に作成するために、new演算子を使用してメモリを確保することができます。

動的メモリを使用することで、プログラムの実行時に必要なサイズの配列を作成することが可能になります。

ただし、動的メモリを使用する際には、メモリの管理に注意が必要です。

以下に、動的メモリを使用した配列の扱い方を示します。

1. 動的配列の作成

new演算子を使用して、動的に配列を作成する方法です。

以下の例では、ユーザーから配列のサイズを入力してもらい、そのサイズの配列を動的に作成しています。

#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;
    // 動的配列の作成
    int* myArray = new int[size]; // メモリを確保
    // 配列の要素を初期化
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        myArray[i] = i + 1; // 1から始まる値で初期化
    }
    // 配列の要素を表示
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        std::cout << "配列の要素[" << i << "] = " << myArray[i] << std::endl;
    }
    // メモリの解放
    delete[] myArray; // 確保したメモリを解放
    return 0;
}

配列のサイズを入力してください: 5
配列の要素[0] = 1
配列の要素[1] = 2
配列の要素[2] = 3
配列の要素[3] = 4
配列の要素[4] = 5

2. メモリの解放

動的に確保したメモリは、使用が終わったら必ず解放する必要があります。

解放しないと、メモリリークが発生し、プログラムのメモリ使用量が増加してしまいます。

上記の例では、delete[]を使用して配列のメモリを解放しています。

3. メモリ管理の注意点

メモリの二重解放: 同じメモリを2回解放しようとすると、未定義の動作が発生します。

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。

メモリの未解放: 確保したメモリを解放しないと、プログラムが終了してもメモリが解放されず、システムのメモリが無駄に消費されます。

必ずdeleteまたはdelete[]を使用して解放しましょう。

4. std::vectorの利用

動的メモリの管理を簡単にするために、std::vectorを使用することもできます。

std::vectorは自動的にメモリを管理してくれるため、手動でのメモリ解放が不要です。

以下は、std::vectorを使用した例です。

#include <iostream>
#include <vector>
int main() {
    int size;
    std::cout << "配列のサイズを入力してください: ";
    std::cin >> size;
    // std::vectorの作成
    std::vector<int> myVector(size); // サイズを指定して初期化
    // ベクターの要素を初期化
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        myVector[i] = i + 1; // 1から始まる値で初期化
    }
    // ベクターの要素を表示
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        std::cout << "ベクターの要素[" << i << "] = " << myVector[i] << std::endl;
    }
    // std::vectorは自動的にメモリを解放するため、特別な処理は不要
    return 0;
}

配列のサイズを入力してください: 5
ベクターの要素[0] = 1
ベクターの要素[1] = 2
ベクターの要素[2] = 3
ベクターの要素[3] = 4
ベクターの要素[4] = 5

このように、C++では動的メモリを使用して配列を扱うことができますが、メモリ管理には注意が必要です。

std::vectorを使用することで、メモリ管理の手間を軽減することができるため、特に動的なサイズの配列を扱う場合には便利です。

まとめ

この記事では、C++における配列の関数への渡し方や初期化方法、動的メモリの扱いについて詳しく解説しました。

配列を参照で渡す方法や、C++11以降のモダンな方法としてのstd::arrayやstd::vectorの利用が、プログラムの効率性を向上させることがわかりました。

これらの知識を活用して、より柔軟で安全なプログラミングを実践してみてください。