[C++] thisポインタを参照渡しするメリットを解説

Q: thisポインタを参照渡ししない場合のデメリットは？

thisポインタを参照渡ししない場合、オブジェクトのコピーが作成されることになります。 これにより、以下のようなデメリットがあります。 パフォーマンスの低下 : 大きなオブジェクトをコピーする際に、メモリと時間が消費されます。 状態の不整合 : コピーされたオブジェクトの状態が元のオブジェクトと異なるため、意図しない動作を引き起こす可能性があります。 メモリの無駄遣い : 不要なコピーが作成されることで、メモリリソースが無駄に消費されます。

Q: 参照渡しとポインタ渡しの違いは？

参照渡しとポインタ渡しは、オブジェクトを関数に渡す方法ですが、以下のような違いがあります。 参照渡し : 参照は常に有効なオブジェクトを指し、nullを持つことができません。 シンプルな構文で、オブジェクトの状態を直接変更できます。 例: void func(MyClass& obj) ポインタ渡し : ポインタはnullを持つことができ、オブジェクトが存在しない場合のチェックが必要です。 ポインタの操作が必要なため、構文がやや複雑になります。 例: void func(MyClass* obj)

Q: thisポインタを使う際の注意点は？

thisポインタを使用する際には、以下の点に注意が必要です。 オブジェクトの有効性 : thisポインタは、オブジェクトが有効な状態でのみ使用するべきです。 オブジェクトが破棄された後にthisを参照すると、未定義の動作を引き起こします。 constメンバ関数 : const修飾子が付いたメンバ関数内では、thisポインタはconstポインタとして扱われるため、メンバ変数を変更することはできません。 メモリ管理 : thisポインタを使用する場合、オブジェクトのライフサイクルを適切に管理する必要があります。 特に、動的に割り当てたオブジェクトの場合、メモリリークを防ぐために適切に解放することが重要です。

C++において、thisポインタを参照渡しするメリットは、オブジェクト自体を効率的に操作できる点にあります。

thisはメンバ関数内で自分自身のオブジェクトを指すポインタであり、参照渡しを行うことで、コピーを作成せずにオブジェクトを直接操作できます。

これにより、パフォーマンスが向上し、メモリの無駄遣いを防ぐことができます。

また、参照渡しを使うことで、関数内でオブジェクトの状態を変更することが可能です。

この記事でわかること

thisポインタの役割と利点
参照渡しのメリットと具体例
メソッドチェーンの実装方法
デザインパターンでの活用法
オブジェクトの状態変更の方法

目次から探す

thisポインタを参照渡しするメリット

コピーコストの削減

C++では、オブジェクトを関数に渡す際にコピーが行われることがあります。

特に大きなオブジェクトの場合、コピーコストが高くなります。

thisポインタを参照渡しすることで、オブジェクトのコピーを避け、パフォーマンスを向上させることができます。

以下はその例です。

#include <iostream>
class MyClass {
public:
    void modify(MyClass& obj) {
        // objの状態を変更する
        obj.value = 10;
    }
    int value = 0;
};
int main() {
    MyClass obj1;
    MyClass obj2;
    obj2.modify(obj1); // obj1を参照渡し
    std::cout << "obj1の値: " << obj1.value << std::endl; // obj1の値: 10
    return 0;
}

obj1の値: 10

オブジェクトの状態を直接変更できる

thisポインタを参照渡しすることで、オブジェクトの状態を直接変更することが可能です。

これにより、メソッド内での変更が呼び出し元に反映されます。

以下の例では、thisポインタを使ってオブジェクトのメンバ変数を変更しています。

#include <iostream>
class MyClass {
public:
    void setValue(int newValue) {
        // thisポインタを使って自身のメンバ変数を変更
        this->value = newValue;
    }
    int value = 0;
};
int main() {
    MyClass obj;
    obj.setValue(20); // objの値を変更
    std::cout << "objの値: " << obj.value << std::endl; // objの値: 20
    return 0;
}

objの値: 20

メモリ効率の向上

thisポインタを参照渡しすることで、メモリの使用効率が向上します。

オブジェクトのコピーを作成する必要がなくなるため、メモリの消費を抑えることができます。

特に、リソースが限られた環境では重要なメリットです。

以下の例では、thisポインタを使ってメモリ効率を示しています。

#include <iostream>
class MyClass {
public:
    void display() {
        std::cout << "MyClassのインスタンスのアドレス: " << this << std::endl;
    }
};
int main() {
    MyClass obj;
    obj.display(); // objのアドレスを表示
    return 0;
}

MyClassのインスタンスのアドレス: 0x7ffee4b0c8b0 (例)

関数チェーンの実現

thisポインタを参照渡しすることで、メソッドを連続して呼び出す「関数チェーン」を実現できます。

これにより、コードがより簡潔で読みやすくなります。

以下の例では、メソッドを連続して呼び出しています。

#include <iostream>
class MyClass {
public:
    MyClass& setValue(int newValue) {
        this->value = newValue;
        return *this; // 自身を返す
    }
    void display() {
        std::cout << "value: " << this->value << std::endl;
    }
    int value = 0;
};
int main() {
    MyClass obj;
    obj.setValue(30).display(); // 関数チェーンを実現
    return 0;
}

value: 30

メソッドの柔軟性向上

thisポインタを参照渡しすることで、メソッドの柔軟性が向上します。

オブジェクトの状態を変更するだけでなく、他のオブジェクトと連携することも可能です。

以下の例では、thisポインタを使って他のオブジェクトと連携しています。

#include <iostream>
class MyClass {
public:
    void combine(MyClass& other) {
        this->value += other.value; // 他のオブジェクトの値を加算
    }
    int value = 0;
};
int main() {
    MyClass obj1, obj2;
    obj1.value = 5;
    obj2.value = 10;
    obj1.combine(obj2); // obj1にobj2の値を加算
    std::cout << "obj1の値: " << obj1.value << std::endl; // obj1の値: 15
    return 0;
}

obj1の値: 15

thisポインタを参照渡しする具体例

メンバ関数での参照渡しの例

thisポインタを参照渡しすることで、オブジェクトのメンバ関数内で他のオブジェクトの状態を変更することができます。

以下の例では、MyClassのメンバ関数が他のオブジェクトを参照渡しで受け取り、その状態を変更しています。

#include <iostream>
class MyClass {
public:
    void setValue(int newValue) {
        this->value = newValue; // 自身の値を設定
    }
    void modify(MyClass& other) {
        other.value += 5; // 他のオブジェクトの値を変更
    }
    int value = 0;
};
int main() {
    MyClass obj1, obj2;
    obj1.setValue(10); // obj1の値を設定
    obj2.setValue(20); // obj2の値を設定
    obj1.modify(obj2); // obj1がobj2を変更
    std::cout << "obj2の値: " << obj2.value << std::endl; // obj2の値: 25
    return 0;
}

obj2の値: 25

メソッドチェーンの実装例

thisポインタを参照渡しすることで、メソッドチェーンを実現することができます。

これにより、複数のメソッドを連続して呼び出すことが可能になります。

以下の例では、setValueメソッドが自身を返すことで、メソッドチェーンを実現しています。

#include <iostream>
class MyClass {
public:
    MyClass& setValue(int newValue) {
        this->value = newValue; // 自身の値を設定
        return *this; // 自身を返す
    }
    MyClass& increment() {
        this->value += 1; // 値をインクリメント
        return *this; // 自身を返す
    }
    void display() {
        std::cout << "value: " << this->value << std::endl; // 値を表示
    }
    int value = 0;
};
int main() {
    MyClass obj;
    obj.setValue(5).increment().display(); // メソッドチェーンを実行
    return 0;
}

value: 6

オブジェクトの状態を変更する例

thisポインタを参照渡しすることで、オブジェクトの状態を直接変更することができます。

以下の例では、MyClassのメンバ関数が自身の状態を変更しています。

#include <iostream>
class MyClass {
public:
    void reset() {
        this->value = 0; // 自身の値をリセット
    }
    void setValue(int newValue) {
        this->value = newValue; // 自身の値を設定
    }
    void display() {
        std::cout << "value: " << this->value << std::endl; // 値を表示
    }
    int value = 0;
};
int main() {
    MyClass obj;
    obj.setValue(15); // objの値を設定
    obj.display(); // 現在の値を表示
    obj.reset(); // objの値をリセット
    obj.display(); // リセット後の値を表示
    return 0;
}

value: 15
value: 0

応用例

デザインパターンでのthisポインタの活用

デザインパターンにおいて、thisポインタを参照渡しすることで、オブジェクトの状態を柔軟に管理できます。

例えば、シングルトンパターンでは、thisポインタを使って唯一のインスタンスを返すことができます。

以下の例では、シングルトンパターンを実装しています。

#include <iostream>
class Singleton {
public:
    static Singleton& getInstance() {
        static Singleton instance; // 唯一のインスタンス
        return instance; // thisポインタを返す
    }
    void display() {
        std::cout << "シングルトンインスタンスのアドレス: " << this << std::endl;
    }
private:
    Singleton() {} // コンストラクタはプライベート
    Singleton(const Singleton&) = delete; // コピーコンストラクタを削除
    Singleton& operator=(const Singleton&) = delete; // 代入演算子を削除
};
int main() {
    Singleton& instance = Singleton::getInstance(); // インスタンスを取得
    instance.display(); // インスタンスのアドレスを表示
    return 0;
}

シングルトンインスタンスのアドレス: 0x7ffee4b0c8b0 (例)

Fluentインターフェースでの利用

Fluentインターフェースは、メソッドチェーンを利用して直感的にオブジェクトを構築する手法です。

thisポインタを参照渡しすることで、メソッドを連続して呼び出すことが可能になります。

以下の例では、Fluentインターフェースを使ってオブジェクトを設定しています。

#include <iostream>
#include <string>
class FluentBuilder {
public:
    FluentBuilder& setName(const std::string& name) {
        this->name = name; // 名前を設定
        return *this; // 自身を返す
    }
    FluentBuilder& setAge(int age) {
        this->age = age; // 年齢を設定
        return *this; // 自身を返す
    }
    void display() {
        std::cout << "名前: " << this->name << ", 年齢: " << this->age << std::endl;
    }
private:
    std::string name;
    int age = 0;
};
int main() {
    FluentBuilder builder;
    builder.setName("山田").setAge(30).display(); // Fluentインターフェースを利用
    return 0;
}

名前: 山田, 年齢: 30

ビルダーパターンでのthisポインタの使用

ビルダーパターンでは、複雑なオブジェクトを段階的に構築するためにthisポインタを利用します。

各メソッドが自身を返すことで、メソッドチェーンを実現し、オブジェクトの構築を簡潔に行うことができます。

以下の例では、ビルダーパターンを使ってオブジェクトを構築しています。

#include <iostream>
#include <string>
class Product {
public:
    void display() {
        std::cout << "製品名: " << name << ", 価格: " << price << std::endl;
    }
    std::string name;
    double price = 0.0;
};
class ProductBuilder {
public:
    ProductBuilder& setName(const std::string& name) {
        product.name = name; // 製品名を設定
        return *this; // 自身を返す
    }
    ProductBuilder& setPrice(double price) {
        product.price = price; // 価格を設定
        return *this; // 自身を返す
    }
    Product build() {
        return product; // 製品を返す
    }
private:
    Product product; // 製品オブジェクト
};
int main() {
    ProductBuilder builder;
    Product product = builder.setName("商品A").setPrice(1000.0).build(); // ビルダーパターンを利用
    product.display(); // 製品情報を表示
    return 0;
}