変数

[C++] 変数の型種類一覧

2025-01-18更新日: 2025-01-18

C++の変数の型は、大きく分けて基本型、派生型、ユーザー定義型があります。

基本型には整数型( $int, short, long, long long$ )、浮動小数点型( $float, double, long double$ )、文字型( $char$ )、ブール型( $bool$ )があります。

派生型にはポインタ、配列、参照、関数型が含まれます。

ユーザー定義型には構造体( $struct$ )、クラス( $class$ )、共用体( $union$ )、列挙型( $enum$ )、型エイリアス( $typedef, using$ )があります。

また、 $auto$ や $decltype$ を用いて型推論も可能です。

目次から探す

変数型の概要

C++における変数型は、プログラム内でデータを扱うための基本的な要素です。

変数型を正しく理解することで、メモリの使用効率やプログラムの動作を最適化できます。

C++では、主に以下のような変数型が存在します。

基本型(プリミティブ型)
派生型
ユーザー定義型

それぞれの型には特定の用途や特性があり、プログラミングの目的に応じて適切な型を選択することが重要です。

次のセクションでは、これらの変数型について詳しく解説します。

基本型(プリミティブ型)

C++の基本型(プリミティブ型)は、プログラミングにおいて最も基本的なデータ型であり、直接的にメモリに格納される値を表します。

以下の表に、基本型の種類とその説明を示します。

型名	説明
int	整数型。通常、32ビットの整数を表す。
float	単精度浮動小数点型。約7桁の精度を持つ。
double	倍精度浮動小数点型。約15桁の精度を持つ。
char	文字型。1文字を表す。
bool	真偽値型。trueまたはfalseを持つ。

これらの基本型は、プログラムの中で数値や文字を扱う際に頻繁に使用されます。

以下に、基本型の使用例を示します。

#include <iostream>
int main() {
    int integerValue = 10; // 整数型の変数
    float floatValue = 3.14f; // 単精度浮動小数点型の変数
    double doubleValue = 2.7182818284; // 倍精度浮動小数点型の変数
    char charValue = 'A'; // 文字型の変数
    bool boolValue = true; // 真偽値型の変数
    std::cout << "整数型: " << integerValue << std::endl;
    std::cout << "単精度浮動小数点型: " << floatValue << std::endl;
    std::cout << "倍精度浮動小数点型: " << doubleValue << std::endl;
    std::cout << "文字型: " << charValue << std::endl;
    std::cout << "真偽値型: " << std::boolalpha << boolValue << std::endl;
    return 0;
}

整数型: 10
単精度浮動小数点型: 3.14
倍精度浮動小数点型: 2.71828
文字型: A
真偽値型: true

このように、基本型はC++プログラミングの基礎を成す重要な要素です。

各型の特性を理解し、適切に使い分けることが求められます。

派生型

C++の派生型は、基本型を基にして作られるデータ型で、より複雑なデータ構造を表現するために使用されます。

派生型には、配列、ポインタ、参照、関数ポインタなどが含まれます。

以下の表に、主な派生型の種類とその説明を示します。

型名	説明
配列	同じ型の要素を連続して格納するデータ構造。
ポインタ	メモリ上のアドレスを格納する変数。
参照	既存の変数への別名を提供する。
関数ポインタ	関数のアドレスを格納するポインタ。

配列の例

配列は、同じ型のデータをまとめて扱うための便利な方法です。

以下に配列の使用例を示します。

#include <iostream>
int main() {
    int numbers[5] = {1, 2, 3, 4, 5}; // 整数型の配列
    std::cout << "配列の要素: ";
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        std::cout << numbers[i] << " "; // 配列の要素を出力
    }
    std::cout << std::endl;
    return 0;
}

配列の要素: 1 2 3 4 5

ポインタの例

ポインタは、メモリのアドレスを直接操作するために使用されます。

以下にポインタの使用例を示します。

#include <iostream>
int main() {
    int value = 42; // 整数型の変数
    int* pointer = &value; // ポインタに変数のアドレスを格納
    std::cout << "変数の値: " << value << std::endl;
    std::cout << "ポインタが指す値: " << *pointer << std::endl; // ポインタを使って値を取得
    return 0;
}

変数の値: 42
ポインタが指す値: 42

参照の例

参照は、既存の変数に別名を付けるために使用されます。

以下に参照の使用例を示します。

#include <iostream>
int main() {
    int originalValue = 100; // 整数型の変数
    int& referenceValue = originalValue; // 参照を作成
    std::cout << "元の値: " << originalValue << std::endl;
    referenceValue = 200; // 参照を通じて値を変更
    std::cout << "変更後の元の値: " << originalValue << std::endl;
    return 0;
}

元の値: 100
変更後の元の値: 200

このように、派生型は基本型を拡張し、より複雑なデータ構造を扱うための強力な手段を提供します。

プログラムの要件に応じて、適切な派生型を選択することが重要です。

ユーザー定義型

C++では、ユーザー定義型を使用することで、プログラマが独自のデータ型を作成し、より複雑なデータ構造を表現することができます。

ユーザー定義型には、構造体(struct)、共用体(union)、列挙型(enum)、クラス(class)などがあります。

以下の表に、主なユーザー定義型の種類とその説明を示します。

型名	説明
構造体	複数の異なる型のデータをまとめる。
共用体	複数の型のデータを同じメモリ領域で共有。
列挙型	定数の集合を定義する。
クラス	データとメソッドをまとめたオブジェクト指向の基本。

構造体の例

構造体は、異なる型のデータを一つの単位としてまとめるために使用されます。

以下に構造体の使用例を示します。

#include <iostream>
struct Person {
    std::string name; // 名前
    int age;         // 年齢
};
int main() {
    Person person; // Person型の変数を作成
    person.name = "山田太郎"; // 名前を設定
    person.age = 30; // 年齢を設定
    std::cout << "名前: " << person.name << std::endl;
    std::cout << "年齢: " << person.age << std::endl;
    return 0;
}

名前: 山田太郎
年齢: 30

列挙型の例

列挙型は、関連する定数の集合を定義するために使用されます。

以下に列挙型の使用例を示します。

#include <iostream>
enum Color {
    Red,    // 0
    Green,  // 1
    Blue    // 2
};
int main() {
    Color favoriteColor = Green; // 列挙型の変数を作成
    std::cout << "好きな色の番号: " << favoriteColor << std::endl; // Greenは1
    return 0;
}

好きな色の番号: 1

クラスの例

クラスは、データとそのデータに関連するメソッドをまとめたオブジェクト指向の基本的な構造です。

以下にクラスの使用例を示します。

#include <iostream>
class Rectangle {
public:
    int width;  // 幅
    int height; // 高さ
    // 面積を計算するメソッド
    int area() {
        return width * height;
    }
};
int main() {
    Rectangle rect; // Rectangle型のオブジェクトを作成
    rect.width = 5; // 幅を設定
    rect.height = 10; // 高さを設定
    std::cout << "長方形の面積: " << rect.area() << std::endl; // 面積を出力
    return 0;
}

長方形の面積: 50

ユーザー定義型を使用することで、プログラムの可読性や保守性が向上し、複雑なデータ構造を効果的に管理することが可能になります。

プログラムの要件に応じて、適切なユーザー定義型を選択することが重要です。

型推論と特殊な型

C++では、型推論を使用することで、変数の型を自動的に推測させることができます。

これにより、コードの可読性が向上し、型の明示的な指定を省略することが可能になります。

また、特殊な型としては、autoやdecltype、およびnullptrなどがあります。

以下にそれぞれの説明と使用例を示します。

型推論(auto)の例

autoキーワードを使用すると、コンパイラが変数の型を自動的に推論します。

以下にautoの使用例を示します。

#include <iostream>
int main() {
    auto integerValue = 42; // 整数型として推論
    auto floatValue = 3.14;  // 倍精度浮動小数点型として推論
    auto stringValue = "こんにちは"; // 文字列リテラルとして推論
    std::cout << "整数型: " << integerValue << std::endl;
    std::cout << "浮動小数点型: " << floatValue << std::endl;
    std::cout << "文字列: " << stringValue << std::endl;
    return 0;
}

整数型: 42
浮動小数点型: 3.14
文字列: こんにちは

decltypeの例

decltypeは、変数や式の型を取得するために使用されます。

以下にdecltypeの使用例を示します。

#include <iostream>
int main() {
    int value = 10; // 整数型の変数
    decltype(value) anotherValue = 20; // valueと同じ型を持つ変数を定義
    std::cout << "anotherValueの値: " << anotherValue << std::endl;
    return 0;
}

anotherValueの値: 20

nullptrの例

nullptrは、ポインタ型の変数に対してヌルポインタを表すために使用されます。

以下にnullptrの使用例を示します。

#include <iostream>
int main() {
    int* pointer = nullptr; // ヌルポインタを初期化
    if (pointer == nullptr) {
        std::cout << "ポインタはヌルです。" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "ポインタは有効です。" << std::endl;
    }
    return 0;
}

ポインタはヌルです。

型推論や特殊な型を活用することで、C++プログラミングの柔軟性が向上し、より効率的なコードを書くことが可能になります。

これらの機能を適切に利用することで、プログラムの可読性や保守性を高めることができます。

型の修飾子

C++では、型の修飾子を使用することで、基本型やユーザー定義型の特性を変更したり、拡張したりすることができます。

主な型の修飾子には、const、volatile、signed、unsigned、およびshort、longなどがあります。

以下にそれぞれの修飾子の説明と使用例を示します。

const修飾子

const修飾子は、変数の値を変更できないことを示します。

以下にconstの使用例を示します。

#include <iostream>
int main() {
    const int constantValue = 100; // 定数として宣言
    std::cout << "定数の値: " << constantValue << std::endl;
    // constantValue = 200; // エラー: 定数の値は変更できません
    return 0;
}

定数の値: 100

volatile修飾子

volatile修飾子は、変数が外部要因によって変更される可能性があることを示します。

これにより、コンパイラが最適化を行わないように指示します。

以下にvolatileの使用例を示します。

#include <iostream>
int main() {
    volatile int variable = 0; // volatileとして宣言
    // ここで外部要因によってvariableが変更される可能性がある
    std::cout << "変数の値: " << variable << std::endl;
    return 0;
}

変数の値: 0

signedとunsigned修飾子

signedとunsigned修飾子は、整数型の符号を指定します。

signedは符号付き整数、unsignedは符号なし整数を表します。

以下に使用例を示します。

#include <iostream>
int main() {
    signed int signedValue = -10; // 符号付き整数
    unsigned int unsignedValue = 20; // 符号なし整数
    std::cout << "符号付き整数: " << signedValue << std::endl;
    std::cout << "符号なし整数: " << unsignedValue << std::endl;
    return 0;
}

符号付き整数: -10
符号なし整数: 20

shortとlong修飾子

shortとlong修飾子は、整数型のサイズを変更します。

shortは通常16ビット、longは通常32ビットまたは64ビットの整数を表します。

以下に使用例を示します。

#include <iostream>
int main() {
    short shortValue = 100; // 短整数型
    long longValue = 100000; // 長整数型
    std::cout << "短整数型: " << shortValue << std::endl;
    std::cout << "長整数型: " << longValue << std::endl;
    return 0;
}

短整数型: 100
長整数型: 100000

型の修飾子を適切に使用することで、プログラムの動作やメモリの使用効率を最適化することができます。

これにより、より安全で効率的なコードを書くことが可能になります。

型のサイズと範囲

C++における各データ型のサイズと範囲は、プログラムのメモリ使用量やデータの取り扱いに大きな影響を与えます。

型のサイズは、通常ビット数で表され、範囲はその型が表現できる値の最小値と最大値を示します。

以下の表に、一般的な基本型のサイズと範囲を示します。

型名	サイズ (バイト)	範囲
`char`	1	-128 から 127(signed)または 0 から 255(unsigned)
`int`	4	-2,147,483,648 から 2,147,483,647(signed)
`float`	4	約 -3.4E+38 から 3.4E+38
`double`	8	約 -1.7E+308 から 1.7E+308
`short`	2	-32,768 から 32,767(signed)
`long`	4または8	-2,147,483,648 から 2,147,483,647(32ビット)または -9,223,372,036,854,775,808 から 9,223,372,036,854,775,807(64ビット)

型のサイズを確認する方法

C++では、sizeof演算子を使用して、型のサイズを確認することができます。

以下にsizeofの使用例を示します。

#include <iostream>
int main() {
    std::cout << "charのサイズ: " << sizeof(char) << " バイト" << std::endl;
    std::cout << "intのサイズ: " << sizeof(int) << " バイト" << std::endl;
    std::cout << "floatのサイズ: " << sizeof(float) << " バイト" << std::endl;
    std::cout << "doubleのサイズ: " << sizeof(double) << " バイト" << std::endl;
    std::cout << "shortのサイズ: " << sizeof(short) << " バイト" << std::endl;
    std::cout << "longのサイズ: " << sizeof(long) << " バイト" << std::endl;
    return 0;
}

charのサイズ: 1 バイト
intのサイズ: 4 バイト
floatのサイズ: 4 バイト
doubleのサイズ: 8 バイト
shortのサイズ: 2 バイト
longのサイズ: 8 バイト

型の範囲を確認する方法

型の範囲は、limitsヘッダーを使用して確認することができます。

以下に型の範囲を確認する例を示します。

#include <iostream>
#include <limits>
int main() {
    std::cout << "intの最小値: " << std::numeric_limits<int>::min() << std::endl;
    std::cout << "intの最大値: " << std::numeric_limits<int>::max() << std::endl;
    std::cout << "floatの最小値: " << std::numeric_limits<float>::min() << std::endl;
    std::cout << "floatの最大値: " << std::numeric_limits<float>::max() << std::endl;
    return 0;
}

intの最小値: -2147483648
intの最大値: 2147483647
floatの最小値: 1.17549e-38
floatの最大値: 3.40282e+38

型のサイズと範囲を理解することは、メモリ管理やデータの取り扱いにおいて非常に重要です。

適切な型を選択することで、プログラムの効率性や安全性を向上させることができます。

型の選択と注意点

C++において、適切なデータ型を選択することは、プログラムの効率性、可読性、保守性に大きな影響を与えます。

型の選択には、以下のポイントを考慮することが重要です。

データの特性を理解する

データの特性に応じて、適切な型を選択することが重要です。

例えば、整数値を扱う場合はintやlongを使用し、小数点を含む値を扱う場合はfloatやdoubleを選択します。

また、文字や文字列を扱う場合はcharやstd::stringを使用します。

メモリの使用量を考慮する

データ型によってメモリの使用量が異なるため、必要なメモリ量を考慮して型を選択することが重要です。

例えば、char型は1バイトですが、int型は通常4バイトです。

大量のデータを扱う場合、メモリの使用量を最小限に抑えるために、適切な型を選択することが求められます。

範囲を確認する

選択した型が表現できる値の範囲を確認することも重要です。

例えば、unsigned intを使用すると、負の値を扱うことができませんが、正の値の範囲は広がります。

データの範囲に応じて、符号付き型と符号なし型を使い分けることが必要です。

型の修飾子を活用する

型の修飾子(const、volatile、signed、unsignedなど)を活用することで、データの特性をさらに明確にすることができます。

例えば、変更されることのない定数にはconstを付けることで、意図しない変更を防ぐことができます。

パフォーマンスを考慮する

特定の型を使用することで、プログラムのパフォーマンスに影響を与えることがあります。

例えば、浮動小数点演算は整数演算よりも遅くなることがあります。

パフォーマンスが重要な場合は、適切な型を選択し、必要に応じて最適化を行うことが求められます。

可読性と保守性を重視する

プログラムの可読性や保守性を考慮して、適切な型を選択することも重要です。

例えば、意味のある名前を持つユーザー定義型(構造体やクラス)を使用することで、コードの可読性が向上します。

また、型の選択が明確であれば、将来的な保守作業が容易になります。

型の選択は、C++プログラミングにおいて非常に重要な要素です。

データの特性、メモリの使用量、範囲、パフォーマンス、可読性を考慮しながら、適切な型を選択することで、効率的で安全なプログラムを作成することができます。

まとめ

この記事では、C++における変数の型の種類や特性、型の選択に関する重要なポイントについて詳しく解説しました。

基本型や派生型、ユーザー定義型、型推論、特殊な型、型の修飾子、型のサイズと範囲、そして型の選択における注意点を通じて、プログラミングにおけるデータ型の重要性を強調しました。

これらの知識を活用し、適切な型を選ぶことで、より効率的で安全なプログラムを作成することができるでしょう。

今後のプログラミングにおいて、型の選択や使用に注意を払い、より良いコードを書くことを心がけてください。