[C++] vectorで範囲コピーを行う方法

Q: std::copyとstd::moveの違いは？

std::copyとstd::moveは、どちらもC++の標準ライブラリで提供されるアルゴリズムですが、目的と動作が異なります。 std::copyは、コピー元の要素をそのままコピー先に複製します。 コピー元の要素は変更されず、コピー先に同じ値の要素が作成されます。 std::moveは、コピー元の要素をコピー先に移動します。 移動後、コピー元の要素は未定義の状態になりますが、通常はリソースの所有権が移動するため、コピー元の要素は空またはデフォルトの状態になります。 例：std::copy(source.begin(), source.end(), destination.begin()); 例：std::move(source.begin(), source.end(), destination.begin());

Q: コピー先のvectorが空でない場合はどうなる？

std::copyを使用して要素をコピーする際、コピー先のvectorが空でない場合、std::back_inserterを使用すると、既存の要素の後ろに新しい要素が追加されます。 これにより、コピー先のvectorには元の要素と新しくコピーされた要素の両方が含まれることになります。 一方、std::copyを使用して直接イテレータを指定する場合、コピー先の範囲がコピー元の範囲と同じか、それ以上のサイズである必要があります。 そうでない場合、未定義の動作が発生する可能性があります。

2024-08-29

C++でvectorの範囲コピーを行うには、std::copy関数を使用します。

この関数は、コピー元の範囲を指定し、コピー先のイテレータを指定することで、要素をコピーします。

例えば、std::vector<int> sourceからstd::vector<int> destinationに範囲コピーする場合、std::copy(source.begin(), source.end(), std::back_inserter(destination));のように記述します。

std::back_inserterは、コピー先のvectorに要素を追加するために使用されます。

範囲を限定したい場合は、source.begin() + startやsource.begin() + endのようにイテレータを調整します。

この記事でわかること

std::copyを使った基本的な範囲コピーの方法
std::back_inserterを用いたコピー先の自動サイズ調整
条件付きコピーを行うためのstd::copy_ifの使用法
コピー元とコピー先の型が異なる場合の対処法
コピー範囲の有効性を確認するためのエラーチェック方法

目次から探す

std::copyを使った範囲コピー

std::copyの概要

std::copyは、C++の標準ライブラリで提供されているアルゴリズムの一つで、指定した範囲の要素を別のコンテナにコピーするために使用されます。

std::copyは、イテレータを用いてコピー元とコピー先を指定し、範囲を柔軟に設定できるのが特徴です。

以下に、std::copyの基本的な構文を示します。

#include <algorithm> // std::copyを使用するために必要
#include <iterator>  // std::back_inserterを使用するために必要
// std::copyの基本構文
std::copy(開始イテレータ, 終了イテレータ, コピー先イテレータ);

std::copyの使用例

以下は、std::copyを使ってvectorの要素を別のvectorにコピーする例です。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm> // std::copyを使用するために必要
#include <iterator>  // std::back_inserterを使用するために必要
int main() {
    // コピー元のvectorを定義
    std::vector<int> source = {1, 2, 3, 4, 5};
    // コピー先のvectorを定義
    std::vector<int> destination;
    // std::copyを使用してsourceの要素をdestinationにコピー
    std::copy(source.begin(), source.end(), std::back_inserter(destination));
    // コピー結果を出力
    for (int num : destination) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    return 0;
}

1 2 3 4 5

この例では、sourceの全要素がdestinationにコピーされ、destinationの内容が出力されます。

std::back_inserterの役割

std::back_inserterは、コピー先のコンテナに要素を追加するためのイテレータを生成します。

std::back_inserterを使用することで、コピー先のコンテナが自動的にサイズを調整し、新しい要素を末尾に追加することができます。

これにより、コピー先のコンテナのサイズを事前に指定する必要がなくなり、コードが簡潔になります。

以下に、std::back_inserterを使用しない場合の例を示します。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm> // std::copyを使用するために必要
int main() {
    // コピー元のvectorを定義
    std::vector<int> source = {1, 2, 3, 4, 5};
    // コピー先のvectorを定義し、サイズをsourceと同じにする
    std::vector<int> destination(source.size());
    // std::copyを使用してsourceの要素をdestinationにコピー
    std::copy(source.begin(), source.end(), destination.begin());
    // コピー結果を出力
    for (int num : destination) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    return 0;
}

1 2 3 4 5

この例では、destinationのサイズを事前にsourceと同じに設定する必要がありますが、std::back_inserterを使用することでこの手間を省くことができます。

範囲を限定したコピー

部分コピーの方法

std::copyを使用することで、vectorの一部の要素を別のコンテナにコピーすることができます。

部分コピーを行うには、コピー元の範囲を開始イテレータと終了イテレータで指定します。

以下に、vectorの一部をコピーする例を示します。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm> // std::copyを使用するために必要
#include <iterator>  // std::back_inserterを使用するために必要
int main() {
    // コピー元のvectorを定義
    std::vector<int> source = {10, 20, 30, 40, 50};
    // コピー先のvectorを定義
    std::vector<int> destination;
    // sourceの2番目から4番目の要素をdestinationにコピー
    std::copy(source.begin() + 1, source.begin() + 4, std::back_inserter(destination));
    // コピー結果を出力
    for (int num : destination) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    return 0;
}

20 30 40

この例では、sourceの2番目から4番目の要素がdestinationにコピーされます。

イテレータを使った範囲指定

イテレータを使用することで、コピーする範囲を柔軟に指定できます。

イテレータは、コンテナの要素を指し示すポインタのようなもので、begin()やend()メソッドを使って取得します。

範囲を指定する際には、開始イテレータと終了イテレータを用います。

終了イテレータはコピーしたい範囲の次の要素を指す必要があります。

以下に、イテレータを使って範囲を指定する例を示します。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm> // std::copyを使用するために必要
#include <iterator>  // std::back_inserterを使用するために必要
int main() {
    // コピー元のvectorを定義
    std::vector<int> source = {100, 200, 300, 400, 500};
    // コピー先のvectorを定義
    std::vector<int> destination;
    // イテレータを使ってsourceの3番目から最後までの要素をコピー
    std::vector<int>::iterator start = source.begin() + 2;
    std::vector<int>::iterator end = source.end();
    std::copy(start, end, std::back_inserter(destination));
    // コピー結果を出力
    for (int num : destination) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    return 0;
}

300 400 500

この例では、sourceの3番目から最後までの要素がdestinationにコピーされます。

コピー範囲のエラーチェック

コピー範囲を指定する際には、範囲が有効であることを確認する必要があります。

無効な範囲を指定すると、未定義の動作を引き起こす可能性があります。

特に、開始イテレータが終了イテレータよりも後ろにある場合や、イテレータがコンテナの範囲外を指している場合に注意が必要です。

以下に、範囲のエラーチェックを行う例を示します。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm> // std::copyを使用するために必要
#include <iterator>  // std::back_inserterを使用するために必要
int main() {
    // コピー元のvectorを定義
    std::vector<int> source = {1, 2, 3, 4, 5};
    // コピー先のvectorを定義
    std::vector<int> destination;
    // 開始イテレータと終了イテレータを定義
    std::vector<int>::iterator start = source.begin() + 1;
    std::vector<int>::iterator end = source.begin() + 4;
    // 範囲が有効かどうかをチェック
    if (start <= end && end <= source.end()) {
        // 有効な範囲の場合、コピーを実行
        std::copy(start, end, std::back_inserter(destination));
    } else {
        std::cerr << "無効な範囲が指定されました。" << std::endl;
    }
    // コピー結果を出力
    for (int num : destination) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    return 0;
}

2 3 4

この例では、範囲が有効であることを確認した上でコピーを行っています。

無効な範囲が指定された場合には、エラーメッセージが表示されます。

応用例

条件付きコピー

std::copy_ifを使用することで、特定の条件を満たす要素のみをコピーすることができます。

std::copy_ifは、条件を指定するための述語関数を受け取り、その条件を満たす要素だけをコピー先に追加します。

以下に、条件付きコピーの例を示します。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm> // std::copy_ifを使用するために必要
#include <iterator>  // std::back_inserterを使用するために必要
int main() {
    // コピー元のvectorを定義
    std::vector<int> source = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};
    // コピー先のvectorを定義
    std::vector<int> destination;
    // 偶数のみをコピーする条件付きコピー
    std::copy_if(source.begin(), source.end(), std::back_inserter(destination),
                 [](int num) { return num % 2 == 0; });
    // コピー結果を出力
    for (int num : destination) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    return 0;
}

2 4 6 8 10

この例では、sourceの中から偶数のみがdestinationにコピーされます。

コピー先のvectorの初期化

コピー先のvectorを初期化する際に、std::copyを使用して要素を追加することができます。

コピー先のvectorが既に初期化されている場合、std::back_inserterを使用することで、既存の要素を保持しつつ新しい要素を追加できます。

以下に、コピー先のvectorを初期化する例を示します。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm> // std::copyを使用するために必要
#include <iterator>  // std::back_inserterを使用するために必要
int main() {
    // コピー元のvectorを定義
    std::vector<int> source = {10, 20, 30};
    // コピー先のvectorを初期化
    std::vector<int> destination = {1, 2, 3};
    // sourceの要素をdestinationに追加
    std::copy(source.begin(), source.end(), std::back_inserter(destination));
    // コピー結果を出力
    for (int num : destination) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    return 0;
}

1 2 3 10 20 30

この例では、destinationに既存の要素が保持され、sourceの要素が追加されています。

コピー元とコピー先の型が異なる場合

std::copyを使用する際、コピー元とコピー先の型が異なる場合でも、型変換が可能であればコピーを行うことができます。

以下に、異なる型のvector間でコピーを行う例を示します。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm> // std::copyを使用するために必要
#include <iterator>  // std::back_inserterを使用するために必要
int main() {
    // コピー元のvectorを定義(int型)
    std::vector<int> source = {1, 2, 3, 4, 5};
    // コピー先のvectorを定義(double型)
    std::vector<double> destination;
    // sourceの要素をdestinationにコピー(intからdoubleへの型変換)
    std::copy(source.begin(), source.end(), std::back_inserter(destination));
    // コピー結果を出力
    for (double num : destination) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    return 0;
}