C++で範囲for文の例を見ていると&がついていたりいなかったり、二つ付いている場合がある。その違いが判らなかったので流行りのchatGPTに聞いてみた。
そもそも範囲for文ってなによ
まず初めに「c++での範囲for文を教えてください」と聞いてみた。
以下、chatGTPの返答
C++での範囲for文は、配列やコンテナの要素を順番に取り出して処理するための構文です。以下は、範囲for文の基本的な書き方です。
for (データ型 要素名 : 配列またはコンテナ名) {
// 要素に対する処理を記述する
}
例えば、int型の配列を対象に範囲for文を使って要素を表示する場合、以下のように書くことができます。
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};
// 範囲for文で配列の要素を表示する
for (int x : arr) {
cout << x << " ";
}
cout << endl;
return 0;
}
上記のプログラムは、配列arrの要素を順番に取り出して、変数xに代入しています。そして、xの値を表示することで、配列の要素を順番に表示しています。
念のためサンプルコードを試してみると無事コンパイルでき、1 2 3 4 5と出力される。
本題
当初の疑問であった範囲for文の参照云々について聞いてみる。
「範囲for文の要素名に&が付く場合があります。それはなぜですか？」
返答
範囲for文の要素名に&が付く場合、参照渡しを行うことを意味します。参照渡しは、関数に引数を渡す方法の一つで、引数のコピーを作らずに元の変数を直接操作できるようになります。同様に、範囲for文でも、要素をコピーするのではなく、元の配列やコンテナの要素を直接操作することができます。
以下は、範囲for文で参照渡しを使用した例です。
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main() {
vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
// 範囲for文でコンテナの要素を2倍にする
for (int& x : vec) {
x *= 2;
}
// コンテナの要素を表示する
for (int x : vec) {
cout << x << " ";
}
cout << endl;
return 0;
}
上記のプログラムでは、vector
の要素を2倍にするために、範囲for文で参照渡しを使用しています。変数xが要素への参照となり、要素を直接操作することができます。そのため、範囲for文の後にvectorの要素を表示すると、すべての要素が2倍になっていることが確認できます。
ローカルで試してみると2 4 6 8 10と出力された。
次の質問「要素名に&が二つ付く場合もあります。それはなぜですか？」
返答
範囲for文で要素名に&&が付く場合、右辺値参照（rvalue reference）を使用することを意味します。右辺値参照は、C++11で導入された機能で、右辺値を参照するために使用されます。
右辺値とは、値を一時的に保持するために使われる一時オブジェクトや、関数の戻り値などで、値を持つ一時的なオブジェクトを指します。右辺値参照を使用することで、右辺値を効率的に扱うことができます。
以下は、範囲for文で右辺値参照を使用した例です。
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main() {
vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
// 範囲for文でコンテナの要素の合計を計算する
int sum = 0;
for (int&& x : vec) {
sum += x;
}
// 合計を表示する
cout << "sum = " << sum << endl;
return 0;
}
上記のプログラムでは、vector
の要素の合計を計算するために、範囲for文で右辺値参照を使用しています。変数xが要素の右辺値参照となり、要素をコピーするのではなく、元の要素を直接参照することができます。そのため、範囲for文で要素を合計することができます。
次の質問
「範囲for文の要素名に&はつけるべきですか？もしつけるならばいくつ&を付ければいいですか？」
返答
範囲for文の要素名に&を付けるかどうかは、処理の目的に応じて決定する必要があります。一般的に、要素を変更する必要がある場合は参照渡しを使用し、要素を変更しない場合は値渡しを使用することが推奨されます。
要素名につける&の数は、要素の型によって異なります。以下は、要素型による&の数の例です。
int&：要素への参照
const int&：要素への参照（読み取り専用）
int&&：要素への右辺値参照
const int&&：要素への右辺値参照（読み取り専用）
また、C++17からは、範囲for文で宣言された変数に対して、型推論を使用することもできます。つまり、autoキーワードを使用して、要素の型を自動的に推論させることができます。
以下は、要素名に&をつける例とautoを使用する例です。
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main() {
vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
// 参照渡しを使用する例
for (int& x : vec) {
x *= 2;
}
// 右辺値参照を使用する例
for (int&& x : vec) {
cout << x << " ";
}
cout << endl;
// 型推論を使用する例
for (auto x : vec) {
cout << x << " ";
}
cout << endl;
return 0;
}
上記のプログラムでは、範囲for文で要素名に&をつけたり、autoを使用したりしています。要素を変更する場合は参照渡しを使用し、要素を変更しない場合はautoを使用することができます。
いやめちゃくちゃ凄いな。。。これ以上書くこともないしteratailみたいな質問サイトは淘汰されそうだなぁ