文字列操作 | Programming Place Plus　新C++編

int main()
{
    paint_script::Canvas canvas {};
    paint_script::CommandExecutor executor {canvas};

    while (true) {
        std::string input_string {};
        std::getline(std::cin, input_string);
        
        // 入力内容を空白文字ごとに分割して、std::vector に格納する
        const auto command_vec = split(input_string, " ");
        if (command_vec.empty()) {
            continue;
        }
        
        // 該当するコマンドを探して実行
        if (executor.exec(command_vec) == paint_script::CommandExecutor::ExecResult::exit_program) {
            break;
        }
    }
}

string substr(size_type pos = 0, size_type n = npos) const;

#include <iostream>
#include <string>

int main()
{
    std::string s {"abcdefghi"};

    std::cout << s.substr(2) << "\n"
              << s.substr(2, 3) << "\n"
              << s.substr(2, 100) << "\n";
}

string& replace(size_type pos1, size_type n1, const std::string& str);
string& replace(size_type pos1, size_type n1, const std::string& str, size_type pos2, size_type n2 = npos);
string& replace(size_type pos, size_type n1, const char* s, size_type n2);
string& replace(size_type pos, size_type n1, const char* s);
string& replace(size_type pos, size_type n1, size_type n, char c);
string& replace(const_iterator i1, const_iterator i2, const string& str);
string& replace(const_iterator i1, const_iterator i2, const char* s, size_type n);
string& replace(const_iterator i1, const_iterator i2, size_type n, char c);

template <class InputIterator>
string& replace(const_iterator i1, const_iterator i2, InputIterator j1, InputIterator j2);

string& replace(const_iterator i1, const_iterator i2, initializer_list<char> il);

#include <iostream>
#include <string>

int main()
{
    std::string target {};
    std::string s {"vwxyz"};
    
    target = "abcdef";
    std::cout << target.replace(1, 2, s) << "\n";

    target = "abcdef";
    std::cout << target.replace(1, 2, s, 1, 2) << "\n";

    target = "abcdef";
    std::cout << target.replace(1, 2, "vwxyz", 3) << "\n";

    target = "abcdef";
    std::cout << target.replace(1, 2, "vwxyz") << "\n";

    target = "abcdef";
    std::cout << target.replace(1, 2, 4, 'x') << "\n";

    target = "abcdef";
    std::cout << target.replace(std::cbegin(target) + 1, std::cbegin(target) + 3, s) << "\n";

    target = "abcdef";
    std::cout << target.replace(std::cbegin(target) + 1, std::cbegin(target) + 3, "vwxyz", 3) << "\n";

    target = "abcdef";
    std::cout << target.replace(std::cbegin(target) + 1, std::cbegin(target) + 3, 4, 'x') << "\n";

    target = "abcdef";
    std::cout << target.replace(std::cbegin(target) + 1, std::cbegin(target) + 3, std::cbegin(s), std::cbegin(s) + 2) << "\n";

    target = "abcdef";
    std::cout << target.replace(std::cbegin(target) + 1, std::cbegin(target) + 3, {'x', 'y', 'z'}) << "\n";
}

int compare(const basic_string& str) const;
int compare(size_type pos1, size_type n1, const basic_string& str) const;
int compare(size_type pos1, size_type n1, const basic_string& str, size_type pos2, size_type n2 = npos) const;
int compare(const charT* s) const;
int compare(size_type pos1, size_type n1, const charT* s) const;
int compare(size_type pos1, size_type n1, const charT* s, size_type n2) const;

#include <iostream>
#include <string>

int main()
{
    std::string s1 {"abcxyzabcxyz"};
    std::string s2 {"abc"};

    std::cout << s1.compare(s2) << "\n"
              << s1.compare(6, 3, s2) << "\n"
              << s1.compare(6, 3, s2, 1, 2) << "\n"
              << s1.compare("xyz") << "\n"
              << s1.compare(3, 3, "xyz") << "\n"
              << s1.compare(3, 3, "xyz", 1) << "\n";
}

string to_string(int val);
string to_string(long val);
string to_string(long long val);
string to_string(unsigned val);
string to_string(unsigned long val);
string to_string(unsigned long long val);
string to_string(float val);
string to_string(double val);
string to_string(long double val);

#include <iostream>
#include <string>

int main()
{
    std::cout << std::to_string(-123) << "\n"
              << std::to_string(-1'234'567L) << "\n"
              << std::to_string(-123'456'789'012LL) << "\n"
              << std::to_string(123U) << "\n"
              << std::to_string(1'234'567UL) << "\n"
              << std::to_string(123'456'789'012ULL) << "\n"
              << std::to_string(1.23f) << "\n"
              << std::to_string(1.2345678) << "\n"
              << std::to_string(1.2345678L) << "\n";
}

int stoi(const string& str, size_t* idx = nullptr, int base = 10);
long stol(const string& str, size_t* idx = nullptr, int base = 10);
long long stoll(const string& str, size_t* idx = nullptr, int base = 10);
unsigned long stoul(const string& str, size_t* idx = nullptr, int base = 10);
unsigned long long stoull(const string& str, size_t* idx = nullptr, int base = 10);
float stof(const string& str, size_t* idx = nullptr);
double stod(const string& str, size_t* idx = nullptr);
long double stold(const string& str, size_t* idx = nullptr);

#include <iostream>
#include <string>

void stoi_test(const std::string& s)
{
    try {
        int result = std::stoi(s);
        std::cout << "変換結果: " << result << "\n";
    }
    catch (const std::invalid_argument&) {
        std::cout << "変換できません。\n";
    }
    catch (const std::out_of_range&) {
        std::cout << "変換結果が表現できません。\n";
    }
}

int main()
{
    stoi_test("123");
    stoi_test("xyz");
    stoi_test("111111111111111111");
}

#include <iostream>
#include <string>

void stoi_test(const std::string& s)
{
    int result = std::stoi(s);
    std::cout << "変換結果: " << result << "\n";
}

int main()
{
    try {
        stoi_test("123");
        stoi_test("xyz");
        stoi_test("111111111111111111");
    }
    catch (const std::invalid_argument&) {
        std::cout << "変換できません。\n";
    }
    catch (const std::out_of_range&) {
        std::cout << "変換結果が表現できません。\n";
    }
}

//main.cpp
#include <iostream>
#include "canvas.h"
#include "command_executor.h"
#include "string_util.h"

int main()
{
    std::cout << "コマンドを入力してください。\n"
              << "help と入力すると、コマンドの一覧を表示します。\n"
              << "exit と入力すると、プログラムを終了します。\n";

    paint_script::Canvas canvas {};
    paint_script::CommandExecutor executor {canvas};

    while (true) {
        std::string input_string {};
        std::getline(std::cin, input_string);
        
        // 入力内容を空白文字ごとに分割して、std::vector に格納する
        const auto command_vec = str_util::split(input_string, " ");
        if (command_vec.empty()) {
            continue;
        }
        
        // 該当するコマンドを探して実行
        if (executor.exec(command_vec) == paint_script::CommandExecutor::ExecResult::exit_program) {
            break;
        }
    }
}

// string_util.cpp
#include "string_util.h"

namespace str_util {

    // 文字列を分割する
    std::vector<std::string> split(const std::string& str, const std::string& delim)
    {
        const auto delimLen = delim.size();
        if (delimLen == 0) {
            return {str};
        }

        std::string::size_type current {0};
        std::string::size_type found {};
        std::vector<std::string> result {};

        // 区切り文字を探しながら、その位置の手前までの文字列を追加することを繰り返す
        while ((found = str.find(delim, current)) != std::string::npos) {
            result.push_back(str.substr(current, found - current));
            current = found + delimLen;
        }

        // 残った部分を追加
        result.push_back(str.substr(current, str.size() - current));

        return result;
    }

}

// string_util.h
#ifndef STRING_UTIL_H_INCLUDED
#define STRING_UTIL_H_INCLUDED

#include <string>
#include <vector>

namespace str_util {

    // 文字列を分割する
    //
    // str:   対象の文字列
    // delim: 区切り文字列
    // 戻り値: str を delim で区切った部分文字列を格納した vector
    std::vector<std::string> split(const std::string& str, const std::string& delim);

}

#endif

// canvas.cpp
#include "canvas.h"
#include "bmp.h"
#include "pen.h"
#include <algorithm>
#include <cassert>
#include <cstdlib>

namespace paint_script {

    Canvas::Canvas(unsigned int width, unsigned int height, Color color) :
        m_pixels {},
        m_width {0},
        m_height {0}
    {
        resize(width, height, color);
    }

    void Canvas::resize(unsigned int width, unsigned int height, Color color)
    {
        assert(1 <= width);
        assert(1 <= height);

        m_pixels.resize(height);
        for (auto& row : m_pixels) {
            row.resize(width);
        }

        m_width = width;
        m_height = height;

        fill(color);
    }

    void Canvas::fill(Color color)
    {
        for (auto& row : m_pixels) {
            std::fill(std::begin(row), std::end(row), color);
        }
    }

    void Canvas::paint_dot(int x, int y, Pen& pen)
    {
        if (!is_inside(x, y)) {
            return;
        }

        m_pixels[y][x] = pen.get_color();
    }

    // 矩形を描画する
    void Canvas::paint_rect(int left, int top, int right, int bottom, Pen& pen)
    {
        // 上辺
        for (int x {left}; x <= right; ++x) {
            paint_dot(x, top, pen);
        }

        // 左辺
        for (int y {top + 1}; y < bottom; ++y) {
            paint_dot(left, y, pen);
        }

        // 右辺
        for (int y {top + 1}; y < bottom; ++y) {
            paint_dot(right, y, pen);
        }

        // 下辺
        for (int x {left}; x <= right; ++x) {
            paint_dot(x, bottom, pen);
        }
    }

    // 内側を塗りつぶした矩形を描画する
    void Canvas::paint_filled_rect(int left, int top, int right, int bottom, Pen& pen)
    {
        for (int y {top}; y <= bottom; ++y) {
            for (int x {left}; x <= right; ++x) {
                paint_dot(x, y, pen);
            }
        }
    }

    bool Canvas::load_from_bitmap_file(const std::string& path)
    {
        if (!Bmp::load(path, &m_width, &m_height, &m_pixels)) {
            return false;
        }

        return true;
    }

    bool Canvas::save_to_bitmap_file(const std::string& path)
    {
        return Bmp::save(path, m_width, m_height, m_pixels);
    }

    bool Canvas::is_inside(int x, int y) const
    {
        if (x < 0 || static_cast<int>(m_width) <= x) {
            return false;
        }
        if (y < 0 || static_cast<int>(m_height) <= y) {
            return false;
        }
        return true;
    }

}

// canvas.h
#ifndef CANVAS_H_INCLUDED
#define CANVAS_H_INCLUDED

#include <string>
#include <vector>
#include "color.h"

namespace paint_script {

    class Pen;

    class Canvas {
    public:
        static constexpr unsigned int default_width {320};
        static constexpr unsigned int default_height {240};

    public:
        // コンストラクタ
        //
        // width: 横方向のピクセル数。省略時は default_width
        // height: 縦方向のピクセル数。省略時は default_height
        // color: 初期状態の色。省略時は白
        Canvas(unsigned int width = default_width, unsigned int height = default_height, Color color = {255, 255, 255});

    public:
        // キャンバスの大きさを変更する
        // 
        // これまでのキャンバスに描かれていた内容は失われ、
        // color の色で塗りつぶされる。
        //
        // width: 横方向のピクセル数 (1～WidthMax)
        // height: 縦方向のピクセル数 (1～HeightMax)
        // color: 色。省略時は白
        void resize(unsigned int width, unsigned int height, Color color = {255, 255, 255});


        // 全面を塗りつぶす
        //
        // color: 色
        void fill(Color color);


        // 点を描画する
        //
        // x: X座標
        // y: Y座標
        // pen: ペン
        void paint_dot(int x, int y, Pen& pen);

        // 矩形を描画する
        //
        // left: 左端X座標
        // top: 上端Y座標
        // right: 右端X座標
        // bottom: 下端Y座標
        // pen: ペン
        void paint_rect(int left, int top, int right, int bottom, Pen& pen);

        // 内側を塗りつぶした矩形を描画する
        //
        // left: 左端X座標
        // top: 上端Y座標
        // right: 右端X座標
        // bottom: 下端Y座標
        // pen: ペン
        void paint_filled_rect(int left, int top, int right, int bottom, Pen& pen);


        // ビットマップファイルから読み込む
        //
        // path: ビットマップファイルのパス
        // 戻り値: 成否
        bool load_from_bitmap_file(const std::string& path);

        // ビットマップファイルとして書き出す
        //
        // path: 出力先のビットマップファイルのパス
        // 戻り値: 成否
        bool save_to_bitmap_file(const std::string& path);



        // 横方向のピクセル数を返す
        //
        // 戻り値: 横方向のピクセル数
        inline unsigned int get_width() const
        {
            return m_width;
        }
        
        // 縦方向のピクセル数を返す
        //
        // 戻り値: 縦方向のピクセル数
        inline unsigned int get_height() const
        {
            return m_height;
        }

        // 座標がキャンバスの範囲内かどうか調べる
        //
        // x: X座標
        // y: Y座標
        // 戻り値: キャンバス内の座標なら true。そうでなければ false
        bool is_inside(int x, int y) const;

    private:
        std::vector<std::vector<Color>>     m_pixels;
        unsigned int                        m_width;
        unsigned int                        m_height;
    };

}

#endif

// command_executor.cpp
#include "command_executor.h"
#include "canvas.h"
#include "string_util.h"
#include <algorithm>
#include <cstdlib>
#include <fstream>
#include <iostream>
#include <iterator>


namespace paint_script {

    const CommandExecutor::CommandData CommandExecutor::CommandMap[] {
        {"help", &help, &print_help_help},
        {"exit", &exit, &print_help_exit},
        {"resize", &resize, &print_help_resize},
        {"fill", &fill, &print_help_fill},
        {"pen", &pen, &print_help_pen},
        {"dot", &dot, &print_help_dot},
        {"rect", &rect, &print_help_rect},
        {"filled_rect", &filled_rect, &print_help_filled_rect},
        {"load", &load, &print_help_load},
        {"save", &save, &print_help_save},
    };



    CommandExecutor::CommandExecutor(Canvas& canvas) :
        m_canvas {canvas}
    {

    }

    CommandExecutor::ExecResult CommandExecutor::exec(const command_params_t& command_vec)
    {
        const std::string command_name {command_vec.at(0)};

        // コマンドを探す
        const auto command_it = std::find_if(
            std::cbegin(CommandMap),
            std::cend(CommandMap),
            [command_name](const CommandData& data) { return data.name == command_name; });
        if (command_it == std::cend(CommandMap)) {
            return ExecResult::not_found;
        }
        
        // 実行
        try {
            return command_it->impl(this, command_vec);
        }
        catch (const std::invalid_argument&) {
            std::cout << "入力に間違いがあります。\n";
        }
        catch (const std::out_of_range&) {
            std::cout << "有効範囲を越えた入力があります。\n";
        }
        return ExecResult::failed;
    }


    // ヘルプ
    CommandExecutor::ExecResult CommandExecutor::help(const command_params_t&)
    {
        print_help();
        return ExecResult::successd;
    }

    // 終了
    CommandExecutor::ExecResult CommandExecutor::exit(const command_params_t&)
    {
        return ExecResult::exit_program;
    }

    // キャンバスの大きさを変更する
    CommandExecutor::ExecResult CommandExecutor::resize(const command_params_t& cmd_vec)
    {
        if (cmd_vec.size() < 3) {
            std::cout << "resize コマンドには２つのパラメータが必要です。\n";
            print_help_resize();
            return ExecResult::failed;
        }

        const int width {std::stoi(cmd_vec.at(1))};
        if (width < 1) {
            std::cout << "横方向のピクセル数は 1 以上でなければなりません。\n";
            print_help_resize();
            return ExecResult::failed;
        }

        const int height {std::stoi(cmd_vec.at(2))};
        if (height < 1) {
            std::cout << "縦方向のピクセル数は 1 以上でなければなりません。\n";
            print_help_resize();
            return ExecResult::failed;
        }

        m_canvas.resize(static_cast<unsigned int>(width), static_cast<unsigned int>(height));
        return ExecResult::successd;
    }
        
    // キャンバスを塗りつぶす
    CommandExecutor::ExecResult CommandExecutor::fill(const command_params_t& cmd_vec)
    {
        if (cmd_vec.size() < 4) {
            std::cout << "fill コマンドには３つのパラメータが必要です。\n";
            print_help_fill();
            return ExecResult::failed;
        }

        const int red {std::stoi(cmd_vec.at(1))};
        if (red < 0 || 255 < red) {
            std::cout << "赤成分の強さは 0 から 255 の範囲でなければなりません。\n";
            print_help_fill();
            return ExecResult::failed;
        }

        const int green {std::stoi(cmd_vec.at(2))};
        if (green < 0 || 255 < green) {
            std::cout << "緑成分の強さは 0 から 255 の範囲でなければなりません。\n";
            print_help_fill();
            return ExecResult::failed;
        }

        const int blue {std::stoi(cmd_vec.at(3))};
        if (blue < 0 || 255 < blue) {
            std::cout << "青成分の強さは 0 から 255 の範囲でなければなりません。\n";
            print_help_fill();
            return ExecResult::failed;
        }

        m_canvas.fill({static_cast<unsigned char>(red), static_cast<unsigned char>(green), static_cast<unsigned char>(blue)});
        return ExecResult::successd;
    }

    // ペンを変更する
    CommandExecutor::ExecResult CommandExecutor::pen(const command_params_t& cmd_vec)
    {
        if (cmd_vec.size() < 4) {
            std::cout << "pen コマンドには３つのパラメータが必要です。\n";
            print_help_pen();
            return ExecResult::failed;
        }

        const int red {std::stoi(cmd_vec.at(1))};
        if (red < 0 || 255 < red) {
            std::cout << "赤成分の強さは 0 から 255 の範囲でなければなりません。\n";
            print_help_pen();
            return ExecResult::failed;
        }

        const int green {std::stoi(cmd_vec.at(2))};
        if (green < 0 || 255 < green) {
            std::cout << "緑成分の強さは 0 から 255 の範囲でなければなりません。\n";
            print_help_pen();
            return ExecResult::failed;
        }

        const int blue {std::stoi(cmd_vec.at(3))};
        if (blue < 0 || 255 < blue) {
            std::cout << "青成分の強さは 0 から 255 の範囲でなければなりません。\n";
            print_help_pen();
            return ExecResult::failed;
        }

        const Pen pen({static_cast<unsigned char>(red), static_cast<unsigned char>(green), static_cast<unsigned char>(blue)});
        m_pen = pen;
        return ExecResult::successd;
    }

    // 点を描画する
    CommandExecutor::ExecResult CommandExecutor::dot(const command_params_t& cmd_vec)
    {
        if (cmd_vec.size() < 3) {
            std::cout << "dot コマンドには２つのパラメータが必要です。\n";
            print_help_dot();
            return ExecResult::failed;
        }

        const int x {std::stoi(cmd_vec.at(1))};
        const int y {std::stoi(cmd_vec.at(2))};

        m_canvas.paint_dot(x, y, m_pen);
        return ExecResult::successd;
    }

    // 矩形を描画する
    CommandExecutor::ExecResult CommandExecutor::rect(const command_params_t& cmd_vec)
    {
        if (cmd_vec.size() < 5) {
            std::cout << "rect コマンドには４つのパラメータが必要です。\n";
            print_help_rect();
            return ExecResult::failed;
        }

        const int left {std::stoi(cmd_vec.at(1))};
        const int top {std::stoi(cmd_vec.at(2))};
        const int right {std::stoi(cmd_vec.at(3))};
        const int bottom {std::stoi(cmd_vec.at(4))};

        if (left > right) {
            std::cout << "left は right より左になければなりません。\n";
            return ExecResult::failed;
        }
        if (top > bottom) {
            std::cout << "top は bottom より上になければなりません。\n";
            return ExecResult::failed;
        }

        m_canvas.paint_rect(left, top, right, bottom, m_pen);
        return ExecResult::successd;
    }

    // 矩形を描画し、内側を塗りつぶす
    CommandExecutor::ExecResult CommandExecutor::filled_rect(const command_params_t& cmd_vec)
    {
        if (cmd_vec.size() < 5) {
            std::cout << "filled_rect コマンドには４つのパラメータが必要です。\n";
            print_help_filled_rect();
            return ExecResult::failed;
        }

        const int left {std::stoi(cmd_vec.at(1))};
        const int top {std::stoi(cmd_vec.at(2))};
        const int right {std::stoi(cmd_vec.at(3))};
        const int bottom {std::stoi(cmd_vec.at(4))};

        if (left > right) {
            std::cout << "left は right より左になければなりません。\n";
            return ExecResult::failed;
        }
        if (top > bottom) {
            std::cout << "top は bottom より上になければなりません。\n";
            return ExecResult::failed;
        }

        m_canvas.paint_filled_rect(left, top, right, bottom, m_pen);
        return ExecResult::successd;
    }

    // ビットマップファイルから読み込む
    CommandExecutor::ExecResult CommandExecutor::load(const command_params_t& cmd_vec)
    {
        if (cmd_vec.size() < 2) {
            std::cout << "load コマンドには１つのパラメータが必要です。\n";
            print_help_load();
            return ExecResult::failed;
        }

        const std::string path {cmd_vec.at(1)};

        if (!m_canvas.load_from_bitmap_file(path)) {
            std::cout << "path " << "の読み込みに失敗しました。\n";
            return ExecResult::failed;
        }
        return ExecResult::successd;
    }

    // ビットマップファイルに保存する
    CommandExecutor::ExecResult CommandExecutor::save(const command_params_t& cmd_vec)
    {
        if (cmd_vec.size() < 2) {
            std::cout << "save コマンドには１つのパラメータが必要です。\n";
            print_help_save();
            return ExecResult::failed;
        }

        const std::string path {cmd_vec.at(1)};

        if (!m_canvas.save_to_bitmap_file(path)) {
            std::cout << "path " << "への保存に失敗しました。\n";
            return ExecResult::failed;
        }
        return ExecResult::successd;
    }


    void CommandExecutor::print_help() const
    {
        std::cout << "以下のコマンドがあります。\n"
                  << "対応するパラメータがある場合は、その順番どおりに、正しい値をスペースで区切って入力してください。\n"
                  << std::endl;

        for (const auto& data : CommandMap) {
            data.help(this);
        }
    }

    void CommandExecutor::print_help_help() const
    {
        std::cout << "help\n"
                  << "ヘルプメッセージを出力します。\n"
                  << std::endl;
    }

    void CommandExecutor::print_help_exit() const
    {
        std::cout << "exit\n"
                  << "スクリプトの実行を終了します。\n"
                  << std::endl;
    }

    void CommandExecutor::print_help_resize() const
    {
        std::cout << "resize width height\n"
                  << "キャンバスの大きさを変更します。\n"
                  << "  width:  横方向のピクセル数を 1 以上の大きさで指定します。\n"
                  << "  height: 縦方向のピクセル数を 1 以上の大きさで指定します。\n"
                  << std::endl;
    }

    void CommandExecutor::print_help_fill() const
    {
        std::cout << "fill red green blue\n"
                  << "キャンバスを１色で塗りつぶします。\n"
                  << "  red:   赤成分の強さを 0 から 255 の範囲で指定します。\n"
                  << "  green: 緑成分の強さを 0 から 255 の範囲で指定します。\n"
                  << "  blue:  青成分の強さを 0 から 255 の範囲で指定します。\n"
                  << std::endl;
    }

    void CommandExecutor::print_help_pen() const
    {
        std::cout << "pen red green blue\n"
                  << "点や線を描くときに使うペンを変更します。\n"
                  << "  red:   赤成分の強さを 0 から 255 の範囲で指定します。\n"
                  << "  green: 緑成分の強さを 0 から 255 の範囲で指定します。\n"
                  << "  blue:  青成分の強さを 0 から 255 の範囲で指定します。\n"
                  << std::endl;
    }

    void CommandExecutor::print_help_dot() const
    {
        std::cout << "dot x y\n"
                  << "現在のペンを使って、点を描画します。\n"
                  << "  x: X座標を指定します。キャンバスの範囲外の場合は何も描かれません。\n"
                  << "  y: Y座標を指定します。キャンバスの範囲外の場合は何も描かれません。\n"
                  << std::endl;
    }

    void CommandExecutor::print_help_rect() const
    {
        std::cout << "rect left top right bottom\n"
                  << "現在のペンを使って、矩形を描画します。\n"
                  << "内側は塗られません。内側を塗る場合は、filled_rect コマンドを使用してください。\n"
                  << "  left:   左端のX座標を指定します。キャンバスの範囲外も指定できます。\n"
                  << "  top:    上端のY座標を指定します。キャンバスの範囲外も指定できます。\n"
                  << "  right:  右端のX座標を指定します。キャンバスの範囲外も指定できます。\n"
                  << "  bottom: 下端のY座標を指定します。キャンバスの範囲外も指定できます。\n"
                  << std::endl;
    }

    void CommandExecutor::print_help_filled_rect() const
    {
        std::cout << "filled_rect left top right bottom\n"
                  << "現在のペンを使って、矩形を描画します。\n"
                  << "内側を塗りつぶします。内側を塗らない場合は、rect コマンドを使用してください。\n"
                  << "  left:   左端のX座標を指定します。キャンバスの範囲外も指定できます。\n"
                  << "  top:    上端のY座標を指定します。キャンバスの範囲外も指定できます。\n"
                  << "  right:  右端のX座標を指定します。キャンバスの範囲外も指定できます。\n"
                  << "  bottom: 下端のY座標を指定します。キャンバスの範囲外も指定できます。\n"
                  << std::endl;
    }

    void CommandExecutor::print_help_load() const
    {
        std::cout << "load path\n"
                  << ".bmpファイルを指定して、キャンバスを作成します。\n"
                  << "  path: 読み込む .bmpファイルのパス。\n"
                  << std::endl;
    }

    void CommandExecutor::print_help_save() const
    {
        std::cout << "save path\n"
                  << "現在のキャンバスの状態を .bmp ファイルに保存します。\n"
                  << "  path: 出力する .bmpファイルのパス。すでに存在する場合は上書きします。\n"
                  << std::endl;
    }
}

// command_executor.h
#ifndef COMMAND_EXECUTOR_H_INCLUDED
#define COMMAND_EXECUTOR_H_INCLUDED

#include <functional>
#include <string>
#include <vector>
#include "pen.h"

namespace paint_script {

    class Canvas;

    class CommandExecutor {
    public:
        using command_params_t = std::vector<std::string>;  // コマンドとパラメータの型

        // 結果
        enum class ExecResult {
            successd,       // 成功
            failed,         // 失敗
            not_found,      // コマンドが見つからない
            exit_program,   // 成功。プログラムを終了させる
        };

    public:
        // コンストラクタ
        //
        // canvas: キャンバスの参照
        explicit CommandExecutor(Canvas& canvas);

    public:
        // コマンドを実行する
        //
        // command_vec: コマンドとパラメータを含んだ配列
        // 戻り値: 結果
        ExecResult exec(const command_params_t& command_vec);

    private:
        using CommandImpl_t = std::function<ExecResult (CommandExecutor*, const command_params_t&)>;    // 実装関数の型   
        using CommandHelp_t = std::function<void (const CommandExecutor*)>;                     // ヘルプ出力関数の型

        // コマンドデータ
        struct CommandData {
            const char*     name;   // コマンド名
            CommandImpl_t   impl;   // コマンドの実装関数
            CommandHelp_t   help;   // コマンドのヘルプを出力する関数
        };
        static const CommandData CommandMap[];

    private:
        ExecResult help(const command_params_t& cmd_vec);
        ExecResult exit(const command_params_t& cmd_vec);
        ExecResult resize(const command_params_t& cmd_vec);
        ExecResult fill(const command_params_t& cmd_vec);
        ExecResult pen(const command_params_t& cmd_vec);
        ExecResult dot(const command_params_t& cmd_vec);
        ExecResult rect(const command_params_t& cmd_vec);
        ExecResult filled_rect(const command_params_t& cmd_vec);
        ExecResult load(const command_params_t& cmd_vec);
        ExecResult save(const command_params_t& cmd_vec);

        void print_help() const;
        void print_help_help() const;
        void print_help_exit() const;
        void print_help_resize() const;
        void print_help_fill() const;
        void print_help_pen() const;
        void print_help_dot() const;
        void print_help_rect() const;
        void print_help_filled_rect() const;
        void print_help_load() const;
        void print_help_save() const;

    private:
        Canvas&                 m_canvas;
        Pen                     m_pen {{0, 0, 0}};
    };

}

#endif

// pen.cpp
#include "pen.h"

namespace paint_script {

    Pen::Pen(Color color) :
        m_color {color}
    {

    }

}

// pen.h
#ifndef PEN_H_INCLUDED
#define PEN_H_INCLUDED

#include "color.h"

namespace paint_script {

    class Pen {
    public:
        // コンストラクタ
        //
        // color: 色
        explicit Pen(Color color);

    public:
        // 色を返す
        //
        // 戻り値: 色
        inline Color get_color() const
        {
            return m_color;
        }

    private:
        Color           m_color;
    };
}

#endif

// color.h
#ifndef COLOR_H_INCLUDED
#define COLOR_H_INCLUDED

namespace paint_script {

    // 色
    struct Color {
        unsigned char  red;         // 赤成分
        unsigned char  green;       // 緑成分
        unsigned char  blue;        // 青成分
    };
}

#endif

// bmp.cpp
#include "bmp.h"
#include "color.h"
#include <cassert>
#include <cstdint>
#include <fstream>

namespace paint_script {

    bool Bmp::save(const std::string& path, unsigned int width, unsigned int height, const std::vector<std::vector<Color>>& pixels)
    {
        std::ofstream ofs {path, std::ios_base::out | std::ios_base::binary};
        if (!ofs) {
            return false;
        }

        // ----- ファイルヘッダ部 -----
        // Windows API の BITMAPFILEHEADER構造体にあたる。
        // https://learn.microsoft.com/en-us/windows/win32/api/wingdi/ns-wingdi-bitmapfileheader

        // ファイルタイプ
        // 必ず 0x4d42 ("BM" のこと)
        std::uint16_t file_type {0x4d42};
        ofs.write(reinterpret_cast<const char*>(&file_type), sizeof(file_type));

        // ファイルサイズ
        // 縦横のピクセル数 * １ピクセル当たりのバイト数(PaintScript では 4バイト固定) + ヘッダ部のバイト数。
        // ヘッダ部の大きさは、sizeof(BITMAPFILEHEADER) + sizeof(BITMAPINFOHEADER) より。
        std::uint32_t file_size {width * height * 4 + 54};
        ofs.write(reinterpret_cast<const char*>(&file_size), sizeof(file_size));

        // 予約領域
        std::uint32_t reserved {0};
        ofs.write(reinterpret_cast<const char*>(&reserved), sizeof(reserved));

        // ファイル先頭から、ピクセル情報までの距離
        std::uint32_t offset_to_pixels {54};
        ofs.write(reinterpret_cast<const char*>(&offset_to_pixels), sizeof(offset_to_pixels));


        // ----- ビットマップ情報ヘッダ部 -----
        // Windows API の _BITMAPINFOHEADER構造体にあたる。
        // https://learn.microsoft.com/ja-jp/windows/win32/wmdm/-bitmapinfoheader

        // ビットマップ情報ヘッダ部のサイズ
        std::uint32_t bitmap_info_header_size {40};
        ofs.write(reinterpret_cast<const char*>(&bitmap_info_header_size), sizeof(bitmap_info_header_size));

        // 横方向のピクセル数
        std::int32_t w {static_cast<std::int32_t>(width)};
        ofs.write(reinterpret_cast<const char*>(&w), sizeof(w));

        // 縦方向のピクセル数
        std::int32_t h {static_cast<std::int32_t>(height)};
        ofs.write(reinterpret_cast<const char*>(&h), sizeof(h));

        // プレーン数。必ず 1
        std::uint16_t planes {1};
        ofs.write(reinterpret_cast<const char*>(&planes), sizeof(planes));

        // １ピクセル当たりのビット数。PaintScript では 24 に固定
        std::uint16_t bit_count {24};
        ofs.write(reinterpret_cast<const char*>(&bit_count), sizeof(bit_count));

        // 圧縮形式。無圧縮は 0
        std::uint32_t compression {0};
        ofs.write(reinterpret_cast<const char*>(&compression), sizeof(compression));

        // 画像サイズ。無圧縮であれば 0 で構わない
        std::uint32_t image_size {0};
        ofs.write(reinterpret_cast<const char*>(&image_size), sizeof(image_size));

        // メートル当たりの横方向のピクセル数の指示。不要なら 0 にできる
        std::int32_t x_pixels_per_meter {0};
        ofs.write(reinterpret_cast<const char*>(&x_pixels_per_meter), sizeof(x_pixels_per_meter));

        // メートル当たりの縦方向のピクセル数の指示。不要なら 0 にできる
        std::int32_t y_pixels_per_meter {0};
        ofs.write(reinterpret_cast<const char*>(&y_pixels_per_meter), sizeof(y_pixels_per_meter));

        // カラーテーブル内の色のうち、実際に使用している個数。パレット形式でなければ無関係
        std::uint32_t clr_used {0};
        ofs.write(reinterpret_cast<const char*>(&clr_used), sizeof(clr_used));

        // カラーテーブル内の色のうち、重要色である色の個数。パレット形式でなければ無関係
        std::uint32_t clr_important {0};
        ofs.write(reinterpret_cast<const char*>(&clr_important), sizeof(clr_important));


        // ----- ピクセル情報 -----
        // Windows API の RGBQUAD に当たる。
        // https://learn.microsoft.com/ja-jp/windows/win32/api/wingdi/ns-wingdi-rgbquad
        for (std::int32_t y {h - 1}; y >= 0; --y) {
            for (std::int32_t x {0}; x < w; ++x) {
                const Color pixel {pixels.at(y).at(x)};
                ofs.write(reinterpret_cast<const char*>(&pixel.blue), sizeof(pixel.blue));
                ofs.write(reinterpret_cast<const char*>(&pixel.green), sizeof(pixel.green));
                ofs.write(reinterpret_cast<const char*>(&pixel.red), sizeof(pixel.red));
            }
        }

        return true;
    }

    bool Bmp::load(const std::string& path, unsigned int* width, unsigned int* height, std::vector<std::vector<Color>>* pixels)
    {
        assert(width);
        assert(height);
        assert(pixels);

        std::ifstream ifs {path, std::ios_base::in | std::ios_base::binary};
        if (!ifs) {
            return false;
        }

        // 不要なところを読み飛ばす
        ifs.seekg(18, std::ios_base::beg);

        // 横方向のピクセル数
        std::int32_t w {};
        ifs.read(reinterpret_cast<char*>(&w), sizeof(w));
        if (w < 1) {
            return false;
        }
        *width = static_cast<unsigned int>(w);
        
        // 縦方向のピクセル数
        std::int32_t h {};
        ifs.read(reinterpret_cast<char*>(&h), sizeof(h));
        if (h < 1) {
            return false;
        }
        *height = static_cast<unsigned int>(h);

        // 不要なところを読み飛ばす
        ifs.seekg(28, std::ios_base::cur);

        // ピクセル情報
        // vector は、ビットマップの大きさに合わせて resize する。
        pixels->resize(h);
        for (auto& row : *pixels) {
            row.resize(w);
        }
        for (std::int32_t y {h - 1}; y >= 0; --y) {
            for (std::int32_t x {0}; x < w; ++x) {
                std::uint8_t b {};
                ifs.read(reinterpret_cast<char*>(&b), sizeof(b));
                std::uint8_t g {};
                ifs.read(reinterpret_cast<char*>(&g), sizeof(g));
                std::uint8_t r {};
                ifs.read(reinterpret_cast<char*>(&r), sizeof(r));

                pixels->at(y).at(x) = Color{r, g, b};
            }
        }

        return true;
    }
}