ユーティリティ | Programming Place Plus　C++編【標準ライブラリ】　第１５章

この章の概要 🔗

この章の概要です。

• ユーティリティ
• type_info
• 限界値
• swap
• swap_ranges
• iter_swap
• 練習問題
• 参考リンク
• 更新履歴

ユーティリティ 🔗

この章では、標準ライブラリに含まれている、比較的小粒な便利機能（ユーティリティ）をまとめて紹介します。互いに関係性がない機能は、使用するために必要な標準ヘッダもそれぞれ異なっています。

type_info 🔗

std::type_info は、型に関する情報をまとめたクラスです。type_info は、<typeinfo> という標準ヘッダで定義されており、std名前空間に属しています。

このクラスのインスタンスは通常の方法では作れません。typeid演算子を使って const参照を受け取って使用します。typeid演算子についての詳細は、【言語解説】第３１章で解説しているので、そちらをご覧ください。本章では、簡単に type_infoクラスの機能を紹介します。

const char* name() const;

bool before(const type_info& rhs);

限界値 🔗

Ｃ言語には、INT_MAX や INT_MIN のように、型ごとに表現できる最大値や最小値を表したマクロが用意されています（Ｃ言語編第１９章）。これらのマクロは C++ でも使用できますが、できればマクロは避けたいところです。

そこで代わりに、std::numeric_limits というクラステンプレート（【言語解説】第２０章）を使用します。使用するには、<limits> という標準ヘッダのインクルードが必要です。

numeric_limits は、次のように定義されています。

namespace std {
    template <typename T> class numeric_limits;

    template <> class numeric_limits<int>;
    template <> class numeric_limits<short>;
    template <> class numeric_limits<unsigned int>;
    template <> class numeric_limits<unsigned short>;
    template <> class numeric_limits<float>;
    template <> class numeric_limits<bool>;

    // その他多数
}

このように、クラステンプレートの特殊化（【言語解説】第２３章）を活用して実装されています。上では省略しましたが、C++ で定義されている標準の算術型はすべてあります。このような仕組みで実装されているので、ユーザが自分で作った型に適合する numeric_limits を追加することも可能です。

肝心のメンバですが、こちらも大量にありますが、ここでは最小値と最大値に絞って紹介します。最小値は minメンバ関数を、最大値は maxメンバ関数を使用します。なお、すべてのメンバが静的になっているので、インスタンス化する必要はありません。

#include <iostream>
#include <limits>

int main()
{
    std::cout << std::numeric_limits<int>::min() << "\n"
              << std::numeric_limits<int>::max() << std::endl;
}

実行結果：

-2147483648
2147483647

swap 🔗

std::swap関数は、２つの値を交換します。swap関数を使うには、<algorithm> という標準ヘッダをインクルードする必要があります。

使用例を挙げます。

#include <iostream>
#include <algorithm>

int main()
{
    int a = 10;
    int b = 5;

    std::swap(a, b);
    std::cout << a << ", " << b << std::endl;
}

実行結果：

5, 10

swap関数は、関数テンプレートになっているので、型を問わずに使用できます。さらに、標準ライブラリあるいくつかの型に対しては、特殊化（【言語解説】第２３章）された関数が用意されており、より効率的な交換処理が行われるようになっています。たとえば、std::swap関数のテンプレート実引数が、vector等の STLコンテナ の場合、メンバ関数版の swap（第４章）を呼び出すコードが実行されます。

なお、２つの引数はともにテンプレート仮引数T の参照なので、異なる型にはできません。

交換処理の実装の都合上、交換する要素が、コピーコンストラクタと代入演算子を使用できなければなりません。

swap_ranges 🔗

std::swap_ranges関数は、ある２つの範囲内にある要素同士をまとめて交換します。swap_range関数を使用するには、<algorithm> という標準ヘッダをインクルードする必要があります。

#include <iostream>
#include <algorithm>

namespace {

    template <typename T, std::size_t N>
    void print_array(const T(&array)[N])
    {
        for (std::size_t i = 0; i < N; ++i) {
            if (i > 0) {
                std::cout << ", ";
            }
            std::cout << array[i];
        }
        std::cout << std::endl;
    }

}

int main()
{
    int a[] = { 0, 1, 2, 3, 4 };
    int b[] = { 5, 5, 5, 5, 5 };

    std::swap_ranges(a, a + 3, b);

    print_array(a);
    print_array(b);
}

実行結果：

5, 5, 5, 3, 4
0, 1, 2, 5, 5

第１引数に範囲の始点を、第２引数に終点（の１つ後ろ）を指定します。第３引数には、もう１つの範囲の始点を指定します。第１、２引数から要素数が判断できるので、２つ目の範囲の終点は指定しません。なお、引数はすべて、前方イテレータ（第１４章）です。

iter_swap 🔗

std::iter_swap関数は、２つのイテレータが指す要素同士を交換します。この関数については、第１４章で解説しているので、そちらを参照してください。

練習問題 🔗

問題①　コピー操作の可否によって、std::swap関数の使用の可否が変化することを確認してください。

問題②　ある型の最小値と最大値のペアを作って返す関数テンプレートを作成してください。

解答ページはこちら。

参考リンク 🔗

• Programming Place Plus　C++編　参考書籍
  　– 当サイトの参考書籍一覧ページ。C++ に関する書籍を多数紹介。
• Programming Place Plus　C++編　リンク集
  　– 当サイトの参考Webサイト集。C++ の全般的な学習に有益なサイトを紹介。

更新履歴 🔗

• ’2021/9/30
  • C++11 に関する記述を削除（C++11 は新C++編で対応する）

’2018/1/5　コンパイラの対応状況について、対応している場合は明記しない方針にした。

’2017/8/24　swap関数の「C++11 (要件の変更)」を削除。
ムーブができない型でも使えないわけではなく、コピーで動作する。

’2017/7/30　clang 3.7 (Xcode 7.3) を、Xcode 8.3.3 に置き換え。

’2017/3/25　VisualC++ 2017 に対応。

’2016/10/15　clang の対応バージョンを 3.7 に更新。

’2016/5/8　新規作成。

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