Ｃ言語との差異 | Programming Place Plus　C++編【言語解説】　第２章

この章の概要

この章の概要です。

• Ｃ言語との互換性
• 仮引数省略の意味
• 変数宣言位置の自由化
• 文字定数の大きさ
• struct、enum、unionキーワードの省略
• voidポインタ型から任意のポインタ型への変換
• ヌルポインタの表現
• 列挙型
• 練習問題
• 参考リンク
• 更新履歴

Ｃ言語との互換性

この章では、C++ とＣ言語とで違っている部分についていくつか取り上げておきます。

基本的には、C++ はＣ言語との互換性を意識しており、大半のコードはそのまま C++ としても有効です。しかし、主に、型に対する厳密さが増していることに起因して、いくつか互換性を破っている部分があります。

また、Ｃ言語にない C++ 固有のキーワードを使った C++ のプログラムは、当然、Ｃ言語のプログラムとしては動作しないでしょう。

仮引数省略の意味

前の章でも触れましたが、C++ では関数の仮引数の void は省略できます。

C++ では、仮引数が空になっている場合は、Ｃ言語で void と指定したときと同じ意味、すなわち引数はないという意味です。void と明示的に書いても同じ意味になりますが、C++ では面倒で無意味な入力を避けて、void は省略することが一般的です。

Ｃ言語では、仮引数が空であることは、「引数は何でも良い」という意味です（Ｃ言語編第１０章）。これは関数プロトタイプとして機能しないことを意味しており、一般的にいって危険な使い方です。ですから、Ｃ言語では必ず void と明示するべきです。

なお、「void」という記述を、意味を変えずに省略できるのは、仮引数の場合だけです。戻り値の型指定の省略は、Ｃ言語と同様に、int型を指定したことになります。

変数宣言位置の自由化

C++ では、変数を宣言できる箇所が柔軟になっており、（C95までの）Ｃ言語のように、ブロックの先頭でなければならないというルールは撤廃されています。

C99 でもこのルールは撤廃されています（Ｃ言語編第２２章）

#include <iostream>
#include <cstring>

int main()
{
    const char* str = "abcde";
    std::cout << str << std::endl;

    std::size_t len = std::strlen(str);
    std::cout << len << std::endl;
}

実行結果：

abcde
5

変数len は、ブロック（この場合、main関数）の先頭にありませんが、C++ では許されます。

また、次のように for文の初期設定式の中で宣言することも可能です。

#include <iostream>

int main()
{
    for (int i = 0; i < 5; ++i) {
        std::cout << i << std::endl;
    }
}

実行結果：

0
1
2
3
4

この場合、変数 i のスコープは for文の内側だけに限定されます。C++ では、これは一般的な書き方です。

なお、if文でも同様のことが可能です。

#include <iostream>

int func()
{
    return 10;
}

int main()
{
    if (int a = func()) {
        std::cout << a << " is true" << std::endl;
    }
    else {
        std::cout << a << " is false" << std::endl;
    }
}

実行結果：

10 is true

C++ では、変数を定義している部分を実行するときに、Ｃ言語よりも多くの処理が行われることがあります。そのため、無駄な処理を実行しないようにするため、変数は実際に必要になるタイミングの直前で定義するようにすべきです。

【上級】ここで実行される処理はコンストラクタと呼ばれるものです。第１３章で取り上げます。

文字定数の大きさ

文字リテラルは、Ｃ言語では int型ですが（Ｃ言語編第１９章参照）、C++ では char型です。そのため、大きさも異なります。

#include <iostream>

int main()
{
    char a = 'A';

    std::cout << sizeof('A') << "\n"
              << sizeof(a) << std::endl;
}

実行結果：

1
1

C++ では ‘A’ の大きさは 1バイトです。これは ‘A’ が char型であるためです。

【上級】このルール変更は、関数のオーバーロード（第８章）をうまく行うために必要だからです。‘A’ が 65 という int型とみなされてしまうのでは不便になってしまいます。

ところで、上のプログラムで、std::cout を使って整数が出力できていることが分かると思いますが、このように、型の判断までも自動的に行ってくれることが、printf関数と決定的に異なるところです。

struct、enum、unionキーワードの省略

Ｃ言語では、構造体タグを使って構造体変数を宣言する際、structキーワードが必要です（Ｃ言語編第２６章参照）が、C++ では省略できるようになりました。

struct Point2D {
    int  x;
    int  y;
};

int main()
{
    Point2D point;

    // 以下、省略
}

上のプログラムで、main関数の中で構造体変数 point を宣言する際に、structキーワードがありません。Ｃ言語であれば、

struct　Point2D point;

このように書かないといけません。

このルールは、enum（Ｃ言語編第５０章参照）や union（Ｃ言語編第５５章参照）でも同様です。

voidポインタ型から任意のポインタ型への変換

Ｃ言語では、voidポインタ型から任意のポインタ型へ暗黙的に変換できますが、C++ では明示的なキャストを必要とします。

#include <iostream>
#include <cstdlib>

int main()
{
    int* p = (int*)std::malloc(sizeof(int));

    *p = 100;
    std::cout << *p << std::endl;

    std::free(p);
}

実行結果：

100

malloc関数の戻り値は void* です。Ｃ言語でこの関数を使う際、明示的にキャストをしなくても他の型の変数で結果を受け取れますが、C++ ではキャストが必要です。

実際には、C++ では malloc関数を使うことはまずありません。代わりに new演算子というものを使います（第１４章）。

キャストに関しても、C++ では新しい構文が追加されており（第７章）、それを使う方が良いのですが、Ｃ言語と同じ構文でも目的は果たせます。

逆に、任意のポインタ型から voidポインタへの変換は、Ｃ言語でも C++ でも暗黙的に行えます。

ヌルポインタの表現

C++ でヌルポインタを表現するとき、Ｃ言語と同様に、NULLマクロを使うことはできますが、いろいろ事情があって避けられることも多くあります。

C++ の NULL はＣ言語とは違って、voidポインタ型に置換されることはありません。前の項で取り上げたとおり、C++ では、voidポインタ型から他のポインタ型への暗黙の型変換が行われなくなったからです。もし、voidポインタ型に置換されてしまったら、次のようなコードがコンパイルできないため非常に不便です。

int* p = NULL;  // NULL が voidポインタであったとしたら、
                // コンパイルエラーになってしまう

そのため、C++ の NULL は必ず整数型の定数に置換されます。型は int かもしれませんし、long int かもしれません。

#define NULL 0
#define NULL 0L

定数の 0 はヌルポインタとして扱われるので、これできちんと機能しますが、やや不可解に思えるプログラムを書けてしまいます。

void f(int n) {}

int main()
{
    f(NULL);
}

f関数の仮引数の型は int ですが、実引数にヌルポインタを渡しています。NULL の置換結果は整数型ですから、これでもコンパイルが通ります。「NULL」と書いている以上、ポインタのつもりで渡していると思われますが、果たしてプログラマーの意図どおりなのでしょうか？

【上級】また、これに関連する話として、第８章で取り上げる関数オーバーロードの機能を使った場合に起こる問題もあります（第８章）。

一時期には、NULL を使うと生じる混乱を避けるため、NULL ではなく単に 0 と書くようにしているプログラムも多くありました。ただ、標準規格に沿ったコンパイラならば、結局どちらでも同じです。しかし、ソースファイル上に「NULL」とあれば「ポインタ」を意図していることが明らかですし、「0」ならば「ヌルポインタか、整数値としての 0」なのか不明確であるといえます。この辺り、意見が分かれるところです。

列挙型

Ｃ言語では、int型の値を enum の変数へ代入できますが、C++ では明示的なキャストを必要とします。逆に、enum から int型への変換は、Ｃ言語でも C++ でも暗黙的に行えます。

#include <iostream>

int main()
{
    enum Color {
        RED,
        GREEN,
        BLUE,
    };

    Color color = (Color)1;
    int v = BLUE;  // キャスト不要

    std::cout << color << "\n"
              << v << std::endl;
}

実行結果：

1
2