構造体

[C++] 構造体の代入方法

2025-01-18更新日: 2025-01-18

C++において構造体の代入は、同じ型の構造体同士であれば単純な代入演算子(=)を使用して行えます。

構造体のメンバがすべてコピーされる「シャローコピー」が行われるため、ポインタ型のメンバが含まれる場合は注意が必要です。

構造体の代入は以下のように記述します：structA = structB;

目次から探す

構造体の代入の基本
- 構造体の定義
- 構造体の代入
構造体の代入時の注意点
構造体の代入をカスタマイズする方法
- コピーコンストラクタの定義
- 代入演算子のオーバーロード
実践例：構造体の代入を使ったプログラム
まとめ

構造体の代入の基本

C++における構造体は、複数のデータを一つの単位としてまとめることができる便利なデータ型です。

構造体の代入は、ある構造体のインスタンスを別のインスタンスにコピーする操作を指します。

基本的な代入方法について解説します。

構造体の定義

まず、構造体を定義します。

以下の例では、Personという構造体を定義し、名前と年齢を持たせています。

#include <iostream>
#include <string>
struct Person {
    std::string name; // 名前
    int age;         // 年齢
};

構造体の代入

構造体の代入は、単純に=演算子を使って行います。

以下のコードでは、person1からperson2にデータをコピーしています。

#include <iostream>
#include <string>
struct Person {
    std::string name; // 名前
    int age;         // 年齢
};
int main() {
    Person person1; // person1を定義
    person1.name = "山田太郎"; // 名前を設定
    person1.age = 30;          // 年齢を設定
    Person person2; // person2を定義
    person2 = person1; // person1のデータをperson2に代入
    // 結果を表示
    std::cout << "名前: " << person2.name << std::endl; // person2の名前を表示
    std::cout << "年齢: " << person2.age << std::endl;  // person2の年齢を表示
    return 0;
}

名前: 山田太郎
年齢: 30

このように、構造体の代入は非常にシンプルで、=演算子を使うことで簡単に行えます。

構造体のメンバーがすべてコピーされるため、元のデータを変更しても代入先のデータには影響を与えません。

構造体の代入時の注意点

構造体の代入を行う際には、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、意図しない動作を避けることができます。

以下に主な注意点をまとめます。

メンバーの型に注意

構造体のメンバーがポインタ型の場合、代入によってポインタのアドレスがコピーされるため、両方の構造体が同じメモリを参照することになります。

これにより、一方の構造体のデータを変更すると、もう一方にも影響が出る可能性があります。

#include <iostream>
#include <string>
struct Person {
    std::string name; // 名前
    int* age;         // 年齢(ポインタ型)
};
int main() {
    int ageValue = 30;
    Person person1;
    person1.name = "山田太郎";
    person1.age = &ageValue;   // 年齢のポインタを設定
    Person& person2 = person1; // person1のデータをperson2に代入
    // person2の年齢を変更
    int newAgeValue = 40;
    person2.age = &newAgeValue; // person2の年齢を新しいポインタに変更
    // 結果を表示
    std::cout << "person1の年齢: " << *person1.age
              << std::endl; // person1の年齢を表示
    std::cout << "person2の年齢: " << *person2.age
              << std::endl; // person2の年齢を表示
    return 0;
}

person1の年齢: 40
person2の年齢: 40

この例では、person1とperson2が同じポインタを参照しているため、person2の年齢を変更するとperson1にも影響が出ます。

自動生成されるコピーコンストラクタ

C++では、構造体の代入時に自動的にコピーコンストラクタが生成されます。

これにより、メンバーが基本型の場合は値がコピーされ、ポインタ型の場合はアドレスがコピーされます。

必要に応じて、独自のコピーコンストラクタを定義することもできます。

深いコピーと浅いコピー

ポインタを含む構造体を扱う場合、浅いコピー(ポインタのアドレスをコピー)と深いコピー(ポインタが指すデータをコピー)の違いを理解しておくことが重要です。

深いコピーを行う場合は、独自のコピーコンストラクタや代入演算子を実装する必要があります。

const修飾子の影響

構造体のメンバーにconst修飾子が付いている場合、そのメンバーは変更できません。

代入時にconstメンバーを変更しようとすると、コンパイルエラーが発生します。

これらの注意点を理解し、適切に構造体の代入を行うことで、プログラムの安定性と可読性を向上させることができます。

構造体の代入をカスタマイズする方法

C++では、構造体の代入をカスタマイズするために、独自のコピーコンストラクタや代入演算子を定義することができます。

これにより、構造体のメンバーがポインタ型の場合でも、深いコピーを実現することが可能です。

以下にその方法を解説します。

コピーコンストラクタの定義

コピーコンストラクタは、構造体のインスタンスを別のインスタンスで初期化する際に呼び出されます。

以下の例では、ポインタを含む構造体Personのコピーコンストラクタを定義しています。

#include <iostream>
#include <string>
struct Person {
    std::string name; // 名前
    int* age;         // 年齢(ポインタ型)
    // デフォルトコンストラクタ
    Person() {
        age = new int; // メモリを確保
        *age = 0;      // 年齢を初期化
    }
    // コピーコンストラクタ
    Person(const Person& other) {
        name = other.name; // 名前をコピー
        age = new int;     // 新しいメモリを確保
        *age = *other.age; // 年齢をコピー
    }
    // デストラクタ
    ~Person() {
        delete age; // 確保したメモリを解放
    }
};
int main() {
    int ageValue = 30;
    Person person1;
    person1.name = "山田太郎";
    person1.age = new int;    // メモリを確保
    *person1.age = ageValue;  // 年齢を設定
    Person person2 = person1; // コピーコンストラクタが呼ばれる
    // 結果を表示
    std::cout << "person1の名前: " << person1.name << ", 年齢: " << *person1.age
              << std::endl;
    std::cout << "person2の名前: " << person2.name << ", 年齢: " << *person2.age
              << std::endl;
    // person2の年齢を変更
    *person2.age = 40; // person2の年齢を変更
    // 再度結果を表示
    std::cout << "person1の年齢: " << *person1.age
              << std::endl; // person1の年齢を表示
    std::cout << "person2の年齢: " << *person2.age
              << std::endl; // person2の年齢を表示
    return 0;
}

person1の名前: 山田太郎, 年齢: 30
person2の名前: 山田太郎, 年齢: 30
person1の年齢: 30
person2の年齢: 40

この例では、person1のデータをperson2にコピーする際に、ageのポインタが指すメモリを新たに確保し、値をコピーしています。

これにより、person1とperson2は独立したデータを持つことができます。

代入演算子のオーバーロード

代入演算子をオーバーロードすることで、既存のインスタンスに新しいデータを代入する際の動作をカスタマイズできます。

以下の例では、Person構造体に代入演算子を追加しています。

#include <iostream>
#include <string>
struct Person {
    std::string name; // 名前
    int* age;         // 年齢(ポインタ型)
    // デフォルトコンストラクタ
    Person() {
        age = new int; // メモリを確保
        *age = 0;      // 年齢を初期化
    }
    // コピーコンストラクタ
    Person(const Person& other) {
        name = other.name; // 名前をコピー
        age = new int;     // 新しいメモリを確保
        *age = *other.age; // 年齢をコピー
    }
    // 代入演算子のオーバーロード
    Person& operator=(const Person& other) {
        if (this != &other) {  // 自己代入のチェック
            name = other.name; // 名前をコピー
            delete age;        // 古いメモリを解放
            age = new int;     // 新しいメモリを確保
            *age = *other.age; // 年齢をコピー
        }
        return *this; // 自分自身を返す
    }
    // デストラクタ
    ~Person() {
        delete age; // 確保したメモリを解放
    }
};
int main() {
    int ageValue1 = 30;
    Person person1;
    person1.name = "山田太郎";
    person1.age = new int;    // メモリを確保
    *person1.age = ageValue1; // 年齢を設定
    int ageValue2 = 40;
    Person person2;
    person2.name = "佐藤花子";
    person2.age = new int;    // メモリを確保
    *person2.age = ageValue2; // 年齢を設定
    person2 = person1;        // 代入演算子が呼ばれる
    // 結果を表示
    std::cout << "person1の名前: " << person1.name << ", 年齢: " << *person1.age
              << std::endl;
    std::cout << "person2の名前: " << person2.name << ", 年齢: " << *person2.age
              << std::endl;
    return 0;
}

person1の名前: 山田太郎, 年齢: 30
person2の名前: 山田太郎, 年齢: 30

この例では、person2にperson1のデータを代入する際に、古いメモリを解放し、新たにメモリを確保して値をコピーしています。

これにより、メモリリークを防ぎつつ、正しいデータのコピーが行えます。

構造体の代入をカスタマイズすることで、ポインタを含む構造体でも安全にデータを管理することができます。

コピーコンストラクタと代入演算子を適切に実装することで、プログラムの安定性を向上させることが可能です。

実践例：構造体の代入を使ったプログラム

ここでは、構造体の代入を使った実践的なプログラムの例を示します。

このプログラムでは、学生の情報を管理するための構造体を定義し、複数の学生のデータを代入して表示します。

学生情報を管理する構造体の定義

まず、学生の名前と年齢を持つStudentという構造体を定義します。

#include <iostream>
#include <string>
struct Student {
    std::string name; // 学生の名前
    int age;          // 学生の年齢
};

学生データの代入と表示

次に、Student構造体のインスタンスを作成し、データを代入して表示するプログラムを作成します。

#include <iostream>
#include <string>
struct Student {
    std::string name; // 学生の名前
    int age;          // 学生の年齢
};
int main() {
    // 学生1の情報を設定
    Student student1;
    student1.name = "田中一郎"; // 名前を設定
    student1.age = 20;           // 年齢を設定
    // 学生2の情報を設定
    Student student2;
    student2 = student1; // student1のデータをstudent2に代入
    // 学生1の情報を表示
    std::cout << "学生1の名前: " << student1.name << ", 年齢: " << student1.age << std::endl;
    // 学生2の情報を表示
    std::cout << "学生2の名前: " << student2.name << ", 年齢: " << student2.age << std::endl;
    // 学生2の情報を変更
    student2.name = "佐藤花子"; // 名前を変更
    student2.age = 22;          // 年齢を変更
    // 再度学生1と学生2の情報を表示
    std::cout << "学生1の名前: " << student1.name << ", 年齢: " << student1.age << std::endl;
    std::cout << "学生2の名前: " << student2.name << ", 年齢: " << student2.age << std::endl;
    return 0;
}

学生1の名前: 田中一郎, 年齢: 20
学生2の名前: 田中一郎, 年齢: 20
学生1の名前: 田中一郎, 年齢: 20
学生2の名前: 佐藤花子, 年齢: 22

プログラムの解説

このプログラムでは、Student構造体を使って学生の情報を管理しています。

最初にstudent1に名前と年齢を設定し、その後student2にstudent1のデータを代入しています。

代入後、student2の名前と年齢を変更しても、student1のデータには影響を与えません。

これにより、構造体の代入が正しく機能していることが確認できます。

このように、構造体の代入を利用することで、複数のデータを簡単に管理し、必要に応じて変更することができます。

まとめ

この記事では、C++における構造体の代入方法について詳しく解説しました。

構造体の基本的な代入方法から、代入時の注意点、さらにはコピーコンストラクタや代入演算子を用いたカスタマイズ方法まで幅広く取り上げました。

これらの知識を活用して、実際のプログラムにおいて構造体を効果的に利用し、データ管理をより効率的に行うことができるでしょう。

今後は、実際に構造体を使ったプログラムを作成し、代入の挙動を確認しながら、さらなるスキル向上に努めてみてください。