C++入門

Ｃ＋＋はＣ言語を拡張したものです。つまり、基本的にはＣと同じで、特にＣ流の記述のし方も許可されています。しかし、せっかくＣ＋＋を使うのであれば、Ｃ＋＋独自の記述をした方が、簡素でわかりやすい記述ができるようになります。

Ｃ＋＋ではまず普通にＣ言語の記述をします。なので、最初にＣ言語入門でＣ言語を理解してください。その上で、Ｃ＋＋ならではの記述をします。この章ではＣ言語はわかっているものとして、Ｃ＋＋特有の書き方、ストリーム入出力、マニピュレータ、参照渡し、クラスついて詳しく学習してゆきます。

ストリーム入出力は、Ｃ言語のprintfやscanfに相当するもので、stdio.hのかわりに、iostream.hをヘッダーに組み込んで使用します。

出力
出力は、Ｃ言語のprintfのようなもので、画面に文字を出力します。

例）
cout << "hello word\n":

ここで、＜＜は元来はシフト演算子なのですが、iostream.hの中で『データーを送る』という意味を追加（オーバーロード）されています。

入力
入力は、cinを使います。

例）
char keyin[80];
cout << "文字を入れてください";
cin >> keyin;

この事からもわかるように、＜＜は『coutへデーターを出力する』で、＞＞は『keyin（配列）にデーターを入れる』という意味になります。

フィールド幅指定
入出力フィールドの幅を指定する事ができます。

例）
cout.width(5);
cout << "10";

とすると、結果は、右詰めで『□□□１０』と表示されます。ただし、この指定は１回だけ有効なので注意してください。次にcoutが来ると解除されてしまうので、widthを指定する時は、必ずcout毎に指定してください。

また、小数点以下の値を指定するときは、precision指定を使います。

例）
precision(2);
cout << "10";

とすると、結果は『１０．００』になります。

書式指定
coutで出力される書式は、フラグでセットする事もできます。フラグでセットすると、先の例のような１回限りではなく、unsetで解除しない限り有効になります。

例）
cout.setf(ios::hex);
１６進数で表示させる

また、フィールドを指定することで、unsetを省く事ができます。たとえば、２番目のパラメーターにベースフィールドを指定すると、『ベースフィールドを、それまでの状態にかかわらず、１番目のパラメーターにする』という意味になります。

例）
cout.setf(ios::dec, ios::basefield):
ベースフィールドを１０進数にする。

この場合、widthとは違い、unsetで解除するか、フィールド指定で別のフラグをセットするまで有効です。

書式指定を１個のcout文で続けて行う事ができます。ヘッダーファイルに、#include <iomanip.h>を指定します。

例）
cout << resetiosflags(ios::basefield) << setiosflags(ios::hex) << 255 << endl;
２５５を１６進数に変換して、『ｆｆ』と、改行を出力する。

マニピュレーターを使う場合には、basefieldを一括指定できないので、直前にresetiosfieldを使ってセットしたいフラグをクリアーしてから、setiosfieldをセットしてください。

ファイル操作には、Ｃ流の書き方である、open、close、fprintfの他に、fstream.hを使う事ができます。fstream.hには、iostream.hが含まれているので、ヘッダーとして『#include <fstream.h>を指定するだけで、ストリーム入出力をすべて使用することができます。

fstramを使えば、シーケンシャルファイルの扱いを簡単で記述する事ができます。（seekgやseekpを使えばランダムアクセス関数を作る事もできます）。

オープン

ファイル名：
ファイル名（パス）を指定します。

モード：

モードを複数指定する場合は、　｜で区切って指定します。

例）
ios::in | ios::nocreate
ファイルが存在しない場合はエラー。

属性：
共有モードを指定します。省略すると、コンパチブルになります。通常は省略します。

ファイル操作の失敗
ファイル操作（オープン、クローズ、リード、ライト）が失敗した場合、
if (!fin)
が真になります。

例）
if (!fin)
{
cerr << ""ファイルが見つかりません":
exit (-1)
}

また、fin.fail()としても『エラーなら』という意味になります。

ファイルの入出力
ファイルの入力には、get( )を使います。

int c;
get(c);
とすると、ファイルから１バイト入力してＣに入れます。また、
fout << c
とすると、ｃをfoutに出力します。（foutは、出力用にオープンしておきます。）

また、getを使わずに、
fin >> c;
とするとわかりやすいのですが、この場合空白が読み飛ばされます。

他に以下のメンバー関数を使うことができます。

ファイルの終わり
読み込みファイルがファイルが終わりになると、fin.eof( )が真になります。つまり、

while ( !fin.eof( )) {
}
とすると、『ファイルが終わるまでループ』という意味になります。

eofの他にも以下のメンバー関数を使用することができます。

クローズ
ファイルをクローズします。

例）
fin.close();

Ｃでポインター渡しをする場合、呼び出し側の変数の前に＆をつけて、『この変数のアドレス』という引数にして、さらに呼ばれる側は、引数をポインターとして受け取るように記述する必要がありました。

例）
void prtstat(insigned char *);．．．呼ばれ側
prtstat(&pstpara.stat);．．．．．．．呼び側

そこで、Ｃ＋＋では呼ばれ側の引数に＆をつける事で、予備側はポインター渡しか値渡しかを意識する事なく、ポインターを渡す事ができます。

例）
void prtstat(insigned char& stat);．．．呼ばれ側
prtstat(pstpara.stat);．．．．．．．呼び側

さらに、ポインター渡しとは違い、引数を保護する事ができます。

例）
void prtstat(const insigned char& stat);．．．constをつける事で、参照専用である事を明記する。

参照渡しが、ポインター渡しと最も違う所は、即値を記述する事ができるという点です。たとえば、
prtstat(144);

とすると、実際にはメモリ上に１４４という数値が確保された後、その確保したアドレスが関数に渡ります。このように、参照渡しとは、ポインター渡しと値渡しの良いところを両方持つ渡し方だという事です。

「クラス」とは、Ｃ言語でいうところの構造体に似ています。しかし、クラスと構造体の違うところは、「変数だけでなく、関数もクラスのメンバーになる」という所です。この関数を「メンバー関数」と呼び、クラス内の変数を「データーメンバー」と呼びます。

データーメンバーはpublicで公開にするか、friendでフレンド関数にする以外はアクセスができなくなります。したがって、データーメンバーに値をセットする関数というのが必要になってきます。

このようにするのは、データーの安全性を高めるためであり、メンバー関数内で不適切な引数がセットされないように、初期化の段階で適切な処理をしたり、メンバー関数の値を別の関数内で変更されないようにする事を目的としています。

まず、この例をみて解説していきましょう。

class tokmas {
tokmasという、得意先マスターのクラスを定義しています。

private:
ここから先の変数（正式にはメンバーデータ）は、プライベートだという意味です。プライベートなメンバーデータは、そのクラス内でしかアクセスできないという意味になります。ちなみに、先頭のprivateは省略できます。（省略すると自動的にprivateになる）。ただし、ここでは説明用のためにあえて省略していません。

public:
ここから先のデーターメンバーおよびメンバー関数は公共だという意味です。つまり、外部からアクセスできますよ、という意味です。プライベートなデーターメンバーにアクセスするためには、メンバー関数を媒介にして値をセットします。

ここで、慣習的な事ですが、プライベートなメンバーに値をセットする関数を「set...」という名前にして、一時的に値をセットするための公共な変数を、大文字（あるいは、頭文字を大文字）にする事が多いようです。

ここで、private、protected、publicは以下のような意味を持ちます。

void tokmas::tokhyoji() {
単に値をコピーするだけ、のような簡単な作業は一行で書けるため、メンバー関数の定義と同時に中身も書いています。これは、定義につづけて｛　｝で中身を書くだけです。しかし、中身が長くなった場合は、別の場所に書いておく方が便利です。この場合、クラスの定義の外で定義します。

外で定義するためには｝；でクラスを閉じた後、（セミコロンに注意！）、void tokmas::tokhyoji( ) { という風に定義します。ここで、tokmas::は「tokmasの」と読みます。したがって、tokmas::tokhyojiは、「tokmasのtokhyojiを定義する」という意味です。ここでは、定義した得意先マスターを表示しています。

tokmas ssoft;
もし、これがＣ言語で構造体ならstaticと書くべき所なのでしょうが、ここではクラスなのでstaticとは書きません。（そもそもＣ＋＋では構造体であっても、static記述は不要です）。ここでは、ssoftというクラスの実体を宣言しています。

ssoft.settk1("Aufheben Software");
settk1という公共のメンバー関数を呼んで、得意先名をセットします。具体的には、tokmasクラスのプライベート関数に、strcpyを使って値をセットするだけです。ここでは単に値をセットするだけなのですが、たとえば、機種依存文字や半角文字が含まれていたら変換するとか、空白なら別の文字（未定義とか）に置き換えるとか、そういった処理を行う事もでき、関数の安全性を高めています。

ssoft.tokhyoji();
ssoftの実体を表示する関数を呼びます。tokhyoji()が公共なのでmain()からでも呼び出すことができます。

クラスの実体を宣言した時に、最初に呼ばれる初期化ルーチンが「コンストラクタ」です。

先の例では、メンバーデータの確保を配列で行っていましたが、これをポインターで宣言した場合の事を考えます。この場合、ポインターだけで実体がないので、別の場所で実体を確保しなければなりません。この実体の確保は、クラスの実体の宣言と同時に行われると便利です。そこで、コンストラクタを使います。

コンストラクタを使う為には、クラスと同一名のメンバー関数が必要です。

これは、先の例から、tk1～tk3を配列ではなくポインターに変更したものです。

tokmas(char* TK1, char* TK2, char* TK3_1, char* TK3_2, char* TK3_3);
配列には実体がないため、メモリの確保が別途必要になります。そこで、クラスの宣言と同時に実体を確保します。そこで、クラス名と同じ名前のメンバー関数をpublicで宣言しておきます。これがコンストラクタです。コンストラクタは、クラスの宣言時に自動的に実行されます。

この場合、new演算子を使ってメモリを確保しています。new演算子は、strlib.hにあるmallocと同じ働きをするものですが、newの方が簡素化した表記ができ、また、stdlib.hを組み込む必要がありません。

なお、コンストラクタには戻り値がありません。したがって、元々voidに決まっているので、voidは書きません。

~tokmas();
確保したメモリは、その関数が終了時あるいは、宣言したクラスを破棄する際に、解放される必要があります。でないと、メモリを無駄にどんどん消費してしまうからです。そういうプログラムは、一見動いているように見えますが、長く使っていると突然メモリーオーバーフローを起こしてしまいます。

そこで、デストラクタを使います。デストラクタは、クラス名の前に～マークをつけたメンバー関数にします。ここでは、delete演算子を用いてメモリを解放しています。この例では、main()終了前に自動的に呼び出されます。

先の例では、tokmas()コンストラクタのパラメータとして、得意先名、郵便、住所１、住所２、住所３が必要でした。しかし、中には住所を省略したい場合や、全部省略したい場合があります。

そこで、コンストラクタを多重に定義します。これは、同じ名前の、引数の数や型だけが違うメンバー関数を多数用意しておいて、呼び出すときの引数に応じてＣ＋＋コンパイラの方で自動的に、どの関数を使うかを判断するものです。（オーバーロードといいます）

Ｃ言語ではこれが使えないために、strcpyとかstrncpyとか名前の少し違う別の関数を作る必要があり、覚える方も大変でしたが、Ｃ＋＋では、このように同じ関数を引数の種類によって使い分ける機能が備わっています。

この場合、tokmasコンストラクタが３種類定義されています。それぞれ、「引数なし」「引数１個」「引数５個」です。この場合、実体を宣言するときの引数の数をコンパイラが判断して、それぞれの型に合ったコンストラクタが使用されるようになっています。

データーメンバーをグローバル関数（この場合、ファイルスコープという）にする事ができます。

のように、staticを指定します。この場合、実体は関数の外（ファイルスコープ）で定義します。すると、このtoksuuはtokmasのメンバーではあるものの、実体はグローバル変数になり、別の関数からでも呼び出すことができるようになります。

この例では、得意先の件数をカウントするのに使用しています。

この例では、得意先マスターのクラスとして、名前、住所がありました。では、もし電話番号を追加したい場合、どうすればいいのでしょう？

この場合、元からある得意先マスターのクラスを書き換えたくなるものですが、じゃあ、この得意先マスターが他人の作った、いわゆる『そのプロジェクト全体として使っているクラス』だった場合の事を考えます。

その場合、個人的な事情によりクラスを書き換えるわけにはいきません。かといって、tokmas2とかtokmas3とか別のクラスを１から作り直していたら、元のtokmasクラスが変更があるたびに作り替えねばなりません。

この問題を解決するのが、派生クラスと呼ばれるもので、これは元のクラス（＝基本クラス）の機能を継承しつつ、新しい機能を追加したクラスを作成する事ができるものです。

この場合、tokmas2という派生クラスを作成し、そこで電話番号付きのコンストラクタを作成しています。

class tokmas2 : public tokmas {
ここで、publicは、基本クラスのデーターメンバーを引き継ぐ事を示しています。他にも以下のようなものがあります。

省略すると、privateが指定されたものとみなされますが、publicを指定する場合の方が多いようです。

tokmas(TK1, TK2, TK3_1, TK3_2, TK3_3) //←基本クラスのコンストラクタを呼ぶ
派生クラスから基本クラスのprivateデーターをアクセスする事はできません。しかし、派生クラスのコンストラクタ実行時に基本クラスのコンストラクタを呼ぶことができます。

という風に記述すると、派生クラスのコンストラクタの実行前に、基本クラスのコンストラクタが実行されます。また、派生クラスの実体を破棄するときや、派生クラスを呼んだ関数が終了する前に、基本クラスのデストラクタが実行されます。

void tokmas2::tokhyoji() {
tokmas::tokhyoji(); //←基本クラスのデーター表示

派生クラスから基本クラスの関数を呼ぶことができます。この場合、基本クラスと派生クラスで同じ関数名が使われているので、スコープ解決子（：：）を使います。この（：：）は、（の）と読みます。

例）
tokmas::tokhyoji()←tokmasの、tokhyouji()を呼ぶ
tokmas2::tokhyoji()←tokmas2の、tokhyouji()を呼ぶ

構造体と同じように、クラスをポインターで表したい時があります。その場合、

tokmas* p;
p=&ssoft;
p->tokhyoji();

みたいにして、構造体（この場合クラス）へのポインターを設定しておいて、－＞演算子を使って『現在のポインターが示すメンバー関数を呼ぶ』という風にします。

ところで、この場合は基本クラスだからいいのですが、派生クラスでこのような事をする場合、どうすればいいのでしょう？p->派生クラス名や、p->tokmas2::tokhyoji();はエラーになります。『基本クラスと派生クラスに同じ名前があり、ポインターによって使い分ける』という意味にしたいわけです。そこで使うのが、仮想関数です。先の例でいくと、

void virtual tokhyoji();
という風にして、基本クラスの宣言部にvirtualをつけます。すると、『このメンバー関数は派生クラスにも同様の機能を持つものがありますよ』という意味になります。すると、この場合、

p=&csoft; //←派生クラスへのポインタ
p->tokhyoji(); //←派生クラスのtokhyoji();を呼ぶ

このような事も可能になります。

また、基本クラスのtokhyoji();はまったく使わずに、派生クラスのtokhyoji();だけを使わせたい事があります。これは、派生クラスをいくつも作成しておいて、ポインタに応じて（つまり、初期化したときの型に応じて）、tokhyoji();を使い分けたい場合です。

この場合、基本クラスのtokhyoji();の実体は不要です。そこで、宣言部に＝０をつけて、「これは宣言だけですよ」という事をコンパイラに知らせます。

例）
void virtual tokhyoji() =0;

こうすると、tokhyoji()の基本クラスの実体はないので、関数部を記述する必要がなくなります。ただし、必ず派生クラスにtokhyoji()の実体がある必要があります。

先の例にある、
cout << "得意先名[" << tk1 << "]\n";

は、実際にはtk1は『今操作しているクラスの実体の示す場所にあるtk1』です。たとえば、ssoft->tk1です。しかし、ssoft->と書いてしまうと汎用性がなくなってしまいます。この場合、『今操作中の実体へのポインタ－＞tk1』という記述が必要です。

ここでは、暗黙にthisというポインターが使われています。つまり、this->tk1という記述がなされているのと同じ意味になっています。ただし、このthis->はコンパイラが暗黙のうちに使用するので、省略できます。

例）
void tokcpy(tokmas& p);

たとえば、このようなtokmasの実体をコピーする関数があったとします。この場合、tokmasというデーターの実体を引数として使っています。そして、p->tk1;とすると、引数で指定された得意先名になり、this->tk1;とすると、実体として指定された得意先名になります。

例）
ssoft.tokcopy(csoft);

として呼んだ場合、this->tk1がssoftの得意先名、p->tk1がcsoftの得意先名という事になります。また、if (this==p)とする事で、引数として自分自身が指定されたかどうかを検査する事ができます。

先の例では、tokmasのメンバーである、tk1～tk3はプライベートなので、他の関数から呼び出す事はできません。しかし、

friend void tokhyoji3();

と書くことで、tokhyoji3();内では、tokmasクラスのプライベートメンバーを自由にアクセスする事ができます。ただし、あまり多用すると、クラスの『データーの保安性を高める』という意味からは遠ざかってしまうので、多用は避けた方が良いと思います。

これは、主に演算子をオーバーロードする場合に用います。たとえば、＋演算子をオーバーロードする場合、右辺はそのオブジェクト自身なので、即値が指定された場合に処理できません。しかし、フレンド関数内では、右辺も左辺も引数として処理できるため、右辺が即値の処理ができます。

派生クラスに、基本クラスのプライベートメンバーのアクセスを許す事ができます。例えば、

と記述すれば、『tokmas2はtokmasのフレンドクラスである』という意味になり、基本クラス内のプライベート指定のデーターを自由にアクセスできるようになります。