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[C++] vector::front()の使い方 – 先頭要素を取得する

vector::front()は、C++のSTLコンテナであるstd::vectorのメンバ関数で、ベクターの先頭要素への参照を返します。

使用する際は、ベクターが空でないことを確認する必要があります。

空のベクターで呼び出すと未定義動作となります。

例えば、std::vector<int> v = {1, 2, 3}; の場合、v.front()は1を返します。

目次から探す

vector::front()の基本的な使い方
vector::front()の具体例
vector::front()の応用的な使い方
vector::front()のパフォーマンスと安全性
- パフォーマンス
- 安全性
まとめ

vector::front()の基本的な使い方

C++のstd::vectorは、動的配列を提供するコンテナです。

vector::front()は、ベクターの先頭要素を取得するためのメンバ関数です。

この関数を使うことで、ベクターの最初の要素に簡単にアクセスできます。

以下に基本的な使い方を示します。

#include <iostream>
#include <vector>
int main() {
    // 整数型のベクターを作成
    std::vector<int> numbers = {10, 20, 30, 40, 50};
    
    // 先頭要素を取得
    int firstElement = numbers.front();
    
    // 先頭要素を表示
    std::cout << "先頭要素: " << firstElement << std::endl;
    
    return 0;
}

先頭要素: 10

このコードでは、整数型のベクターnumbersを作成し、front()メソッドを使用して先頭要素を取得しています。

取得した要素はfirstElementに格納され、コンソールに表示されます。

vector::front()は、ベクターが空でない限り、常に先頭要素を返します。

空のベクターに対して呼び出すと未定義の動作になるため、注意が必要です。

vector::front()の具体例

vector::front()の使い方を具体的な例を通じて理解しましょう。

ここでは、文字列を格納するベクターを使用し、先頭要素を取得して表示する例を示します。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
int main() {
    // 文字列型のベクターを作成
    std::vector<std::string> fruits = {"りんご", "バナナ", "オレンジ", "ぶどう"};
    
    // 先頭要素を取得
    std::string firstFruit = fruits.front();
    
    // 先頭要素を表示
    std::cout << "先頭の果物: " << firstFruit << std::endl;
    
    return 0;
}

先頭の果物: りんご

この例では、文字列型のベクターfruitsを作成し、front()メソッドを使用して先頭の果物を取得しています。

取得した要素はfirstFruitに格納され、コンソールに表示されます。

このように、vector::front()を使うことで、簡単にベクターの最初の要素にアクセスできます。

vector::front()の応用的な使い方

vector::front()は、先頭要素を取得するだけでなく、さまざまな場面で応用できます。

ここでは、front()を使ったいくつかの応用例を紹介します。

1. 先頭要素の更新

front()を使用して、ベクターの先頭要素を直接更新することができます。

以下の例では、先頭の果物を別の果物に変更しています。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
int main() {
    // 文字列型のベクターを作成
    std::vector<std::string> fruits = {"りんご", "バナナ", "オレンジ"};
    
    // 先頭要素を表示
    std::cout << "先頭の果物: " << fruits.front() << std::endl;
    
    // 先頭要素を更新
    fruits.front() = "パイナップル";
    
    // 更新後の先頭要素を表示
    std::cout << "更新後の先頭の果物: " << fruits.front() << std::endl;
    
    return 0;
}

先頭の果物: りんご
更新後の先頭の果物: パイナップル

2. 先頭要素の条件チェック

front()を使って、先頭要素が特定の条件を満たしているかどうかをチェックすることもできます。

以下の例では、先頭の整数が偶数かどうかを確認しています。

#include <iostream>
#include <vector>
int main() {
    // 整数型のベクターを作成
    std::vector<int> numbers = {4, 7, 2, 9};
    
    // 先頭要素を取得
    int firstNumber = numbers.front();
    
    // 先頭要素が偶数かどうかをチェック
    if (firstNumber % 2 == 0) {
        std::cout << "先頭の数は偶数です: " << firstNumber << std::endl;
    } else {
        std::cout << "先頭の数は奇数です: " << firstNumber << std::endl;
    }
    
    return 0;
}

先頭の数は偶数です: 4

3. 先頭要素の削除後の再取得

ベクターから要素を削除した後に、front()を使って新しい先頭要素を取得することもできます。

以下の例では、先頭要素を削除した後に新しい先頭要素を表示しています。

#include <iostream>
#include <vector>
int main() {
    // 整数型のベクターを作成
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
    
    // 先頭要素を表示
    std::cout << "先頭要素: " << numbers.front() << std::endl;
    
    // 先頭要素を削除
    numbers.erase(numbers.begin());
    
    // 新しい先頭要素を表示
    std::cout << "新しい先頭要素: " << numbers.front() << std::endl;
    
    return 0;
}

先頭要素: 1
新しい先頭要素: 2

これらの例から、vector::front()は単に先頭要素を取得するだけでなく、要素の更新や条件チェック、削除後の再取得など、さまざまな場面で活用できることがわかります。

vector::front()のパフォーマンスと安全性

vector::front()は、C++のstd::vectorにおいて非常に効率的に先頭要素を取得するためのメンバ関数です。

しかし、使用する際にはパフォーマンスと安全性について理解しておくことが重要です。

以下にそのポイントを解説します。

パフォーマンス

時間計算量: vector::front()は、先頭要素へのポインタを直接返すため、時間計算量はO(1)です。

これは、ベクターのサイズに関係なく、常に一定の時間で先頭要素を取得できることを意味します。

メモリアクセス: ベクターは連続したメモリ領域に要素を格納するため、front()を使用する際のメモリアクセスも非常に効率的です。

キャッシュ効率が良く、高速なアクセスが可能です。

安全性

空のベクターに対する呼び出し: vector::front()を空のベクターに対して呼び出すと、未定義の動作が発生します。

これを避けるためには、empty()メソッドを使用してベクターが空でないことを確認する必要があります。

#include <iostream>
#include <vector>
int main() {
    std::vector<int> numbers; // 空のベクターを作成
    
    // ベクターが空かどうかをチェック
    if (!numbers.empty()) {
        // 先頭要素を取得
        int firstElement = numbers.front();
        std::cout << "先頭要素: " << firstElement << std::endl;
    } else {
        std::cout << "ベクターは空です。" << std::endl;
    }
    
    return 0;
}