文字列の入力 | Programming Place Plus　新C++編

このページの概要

このページでは、文字列を取り上げます。ここまでのページで、“Hello” のような文字列リテラルが登場しましたが、リテラルなので、プログラムを実行してから入力される文字の並びを取り扱うことができません。文字の並びの入力を受け取ることができるように、リテラルでない文字列の扱い方を学びます。

以下は目次です。要点だけをさっと確認したい方は、「まとめ」をご覧ください。

• 文字、文字列、文字列リテラル
• 文字列の入力を受け取る
  • std::string
  • constexpr変数や auto を使う場合
• 複数の入力を受け取る
• 空白が混ざった文字列の入力
  • std::getline関数
    • 前回入力した改行によるトラブル
• 文字列内の文字にアクセスする
  • 範囲外アクセス
• まとめ
• 練習問題
• 参考リンク
• 更新履歴

文字、文字列、文字列リテラル

「入力と変数」のページでは、std::cin を使って、実行時にキーボードからデータを入力させるプログラムを取り上げました。そこではいったん、話を整数の入力に限定しましたが、このページでは、「Hello」のような “文字の並び” の入力をあつかえるようになることを目指します。

まずは、用語を確認しておきます。

これまでのページでは、“Hello” のような文字列リテラル (string literal) が登場しています。リテラルは、以前「計算」のページで、「ビルドしても実行しても、なにかほかのものに変えられてしまうことがない、不変なもの」と説明しました。ソースコードを修正して、ビルドしなおさない限り、別の内容に変えることができません。

文字列 (string) も重要な用語です。文字列とは、０文字以上の文字 (character) が並んだデータのことです。具体的にいえば、次のようなものが文字列と呼ばれます。

• ソースコードに書いた “Hello” のような文字の並び（文字列リテラル）
• 入力されてきた文字の並び
• 出力された文字の並び

文字が並んでいるという点では、ソースファイルに書いたソースコードも同様ですが、プログラムとデータとで同じ用語を使うとややこしくなってしまうので、あえて文字列とは呼ばないことが多いです。コードとか、プログラムテキストといったようにして呼び分けます。

０文字でも文字列といえることに注意しておきましょう。文字列リテラルで書くと、"" です。０文字の文字列のことを、空文字列 (empty string) と呼びます。

文字列の入力を受け取る

それでは、文字列の入力を受け取るプログラムを作っていきましょう。

入力に使うのは、これまでどおり std::cin です。その使い方も変わりありません。１点だけ問題なのは、入力を受け取る変数をどのように宣言すればいいのかです。

変数を宣言する構文は、以下のかたちでした。

型 識別子 {初期値};

問題なのは「型」の指定です。整数のときには int を使いましたが、文字列のときには、文字列をあらわす別の型を使わなければなりません。

std::string name {"Ken"};

std::string name {};

std::string name {""};

#include <iostream>
#include <string>

int main()
{
    std::cout << "Please enter the your name.\n";
    std::string name {};
    std::cin >> name;

    std::cout << "Hello, " << name << ".\n";
}

Please enter the your name.
Ken   <-- 入力した文字列。最後に Enterキーを押している
Hello, Ken.

#include <iostream>
#include <string>

int main()
{
    constexpr std::string greeting {"Hello."};
}

#include <iostream>

int main()
{
    constexpr auto greeting = "Hello.";
}

複数の入力を受け取る

「入力と変数」のページで、std::cin >> value1 >> value2; として、複数の整数の入力を受け取るプログラムを取り上げました（入力時にはスペースで区切ります）。文字列の場合も同じようにして、複数の入力を受け取れます。

次のプログラムでは、姓と名をスペースで区切って入力させています。

#include <iostream>
#include <string>

int main()
{
    std::cout << "Please enter the your fullname.\n";
    std::string family_name {};
    std::string first_name {};
    std::cin >> family_name >> first_name;

    std::cout << "Hello, " << family_name << " " << first_name << ".\n";
}

実行結果：

Please enter the your fullname.
Saitou Ken   <-- 入力した文字列
Hello, Saitou Ken.

また、整数と文字列の入力が混在することも許されます。次のプログラムは、名前に加えて、年齢も入力させています。

#include <iostream>
#include <string>

int main()
{
    std::cout << "Please enter your fullname and age.\n";
    std::string family_name {};
    std::string first_name {};
    int age {};
    std::cin >> family_name >> first_name >> age;

    std::cout << "Your name: " << family_name << " " << first_name << "\n";
    std::cout << "Your age: " << age << "\n";
}

実行結果：

Please enter your fullname and age.
Saitou Ken 25   <-- 入力した文字列と年齢
Your name: Saitou Ken
Your age: 25

空白が混ざった文字列の入力

さきほどの複数の文字列を入力する例では、２つの文字列のあいだをスペースで区切って入力しました。std::cin >> による入力処理では、スペースを入力の区切りと判断するので、これでうまくいくのですが、逆にこれが原因でうまくいかないケースがあります。

つまり、スペースも含めて１つの文字列にしたいときに困るのです。

たとえば「あなたの職業を入力してください」という質問に対する入力では、「Programmer」のような１語で済む場合もあれば、「Software Engineer」のように２語以上必要になる場合もあるでしょう。このケースでは、スペースの有無によらず、１つの文字列とみなして、１つの変数に受け取れるのが理想的です。

実際に試してみます。スペースが含まれた「Software Engineer」を入力してみるとうまくいかないことが分かります。

#include <iostream>
#include <string>

int main()
{
    std::cout << "Please enter the your profession.\n";
    std::string profession {};
    std::cin >> profession;

    std::cout << profession << "\n";
}

実行結果：

Please enter the your profession.
Software Enginner   <-- 入力した文字列
Software

入力したはずの「Enginner」の部分が出力されていません。このように、スペースを含んだ文字列の入力を受け取ると、うまく処理できなくなってしまいます。

std::getline(std::cin, 入力された文字列を受け取る変数);

#include <iostream>
#include <string>

int main()
{
    std::cout << "Please enter the your profession.\n";
    std::string profession {};
    std::getline(std::cin, profession);

    std::cout << profession << "\n";
}

Please enter the your profession.
Software Enginner   <-- 入力した文字列
Software Enginner

#include <iostream>
#include <string>

int main()
{
    std::cout << "Please enter an integer.\n";
    int value {};
    std::cin >> value;
    std::cout << value << "\n";

    std::cout << "Please enter a string.\n";
    std::string s {};
    std::getline(std::cin, s);
    std::cout << s << "\n";
}

Please enter an integer.
100   <-- 入力した整数。最後に Enterキーを押している
100
Please enter a string.
（空行）

#include <iostream>
#include <string>

int main()
{
    std::cout << "Please enter an integer.\n";
    int value {};
    std::cin >> value;
    std::cin.ignore();
    std::cout << value << "\n";

    std::cout << "Please enter a string.\n";
    std::string s {};
    std::getline(std::cin, s);
    std::cout << s << "\n";
}

Please enter an integer.
100   <-- 入力した整数。最後に Enterキーを押している
100
Please enter a string.
abc   <-- 入力した文字列。最後に Enterキーを押している
abc

文字列内の文字にアクセスする

文字列を文字列のままあつかうのではなく、文字列に含まれている文字に用がある場合もあります。たとえば、姓と名を入力させて、イニシャルを出力したいとすれば、それぞれの文字列の先頭の１文字にだけ用があります。

文字列に含まれる文字に用があるときは、次のようにします。

文字列[先頭から数えて何文字目かをあらわす整数]

「文字列」は、std::string型の変数や、文字列リテラルのような文字の並びのことです。

「先頭から数えて何文字目かをあらわす整数」は、文字列の先頭を 0文字目としたときの文字数です。これは整数リテラルで指定してもいいですし、int型の変数を使ったり、計算式で指定したりできます。なお、このようないくつか並んでいるものの何番目かを表すために用いる数のことを添字（そえじ） (index) とか、インデックス (index) などと呼ぶことがあります。

プログラミングでは１を基準にせず、０を基準にする場面が多数あります。０が基準になっている方が何かと便利な場合が多いからです。最初のうちは戸惑うと思いますし、何度も間違えると思いますが、慣れなければなりません。分かってくると自然に感じられます。

このような記述によって、文字列に含まれている特定の１文字だけを得られます（よく、文字を参照するとか、アクセスするという言い方をします）。

姓と名を入力させ、イニシャルを出力する実際のプログラムは次のようになります。

#include <iostream>
#include <string>

int main()
{
    std::cout << "Please enter the your fullname.\n";
    std::string family_name {};
    std::string first_name {};
    std::cin >> family_name >> first_name;

    std::cout << "Hello, " << family_name[0] << "." << first_name[0] << ".\n";
}

実行結果：

Please enter the your fullname.
Saitou Ken   <-- 入力した文字列
Hello, S.K.

イニシャルなので、先頭の文字をアクセスするために、family_name[0] や first_name[0] のように記述しています。

#include <iostream>
#include <string>

int main()
{
    std::string s {"abcde"};
    std::cout << s[10] << "\n";
}

まとめ

• ０文字の場合も含めて、文字が複数並んだデータが文字列である
• ０文字の文字列を、空文字列と呼ぶ
• 文字列をあつかう変数を宣言するときには、std::string という型を指定する
• std::string を使うときには、#include <string> という記述が必要である
• auto s = "abc"; のように auto と文字列リテラルを使った宣言では、変数の型が std::string にならない
• 文字列の入力は、std::cin >> s; のように行える（この方法は整数の入力でも使える）
• 複数の入力を受け取る場合は、std::cin >> s1 >> s2 >> v; のようにして、abc def 123 のようにスペースで区切って入力する
• スペースを含んだ文字列を入力したいときは、std::getline関数を使い、std::getline(std::cin, s); のようにする（この方法は文字列でしか使えない）
• s[3] のような記述で、文字列に含まれている特定の１文字へアクセスできる。[] の中の数は、文字列の先頭からの文字数であり、先頭が０文字目である
• 実際には存在しない文字をアクセスする行為は、未定義動作である（文字数が 5 の文字列に s[6] とするなど）

新C++編の【本編】の各ページには、末尾に練習問題があります。ページ内で学んだ知識を確認する簡単な問題から、これまでに学んだ知識を組み合わせなければならない問題、あるいは更なる自力での調査や模索が必要になるような高難易度な問題をいくつか掲載しています。