プログラミング

C++の反復と列挙の使い方

最終更新： 23/03/2025
1分未満

C++における「反復（Iteration）」と「列挙（Enumeration）」についての完全かつ包括的な記事

C++は非常に強力で柔軟なプログラミング言語であり、その特徴の一つとして「反復（Iteration）」と「列挙（Enumeration）」があります。これらは、データの繰り返し処理や値の列挙を行うために不可欠な機能です。本記事では、これらの概念について詳しく説明し、それぞれの使い方や活用方法を解説します。

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1. 反復（Iteration）

反復とは、特定の操作を一定回数繰り返すことを指します。C++における反復は主に3種類の構文を用いて実現されます：for、while、およびdo-whileです。これらの構文は、それぞれ異なる状況において便利に使用できます。

1.1 forループ

forループは最も一般的な反復構文です。反復回数が決まっている場合に特に有効です。

cpp
#include 
using namespace std;

int main() {
    // 1から10までの数字を表示
    for (int i = 1; i <= 10; i++) {
        cout << i << endl;
    }
    return 0;
}

上記の例では、iが1から10までインクリメントされ、その都度coutによって値が表示されます。forループの基本的な構造は以下のようになっています：

cpp
for (初期化; 条件式; 更新式) {
    // 反復処理
}

  • 初期化: ループ開始時に1度だけ実行される処理。

  • 条件式: 各反復の前に評価され、trueの場合にループが続きます。falseの場合、ループが終了します。

  • 更新式: ループ内での反復後に実行される処理。

1.2 whileループ

whileループは条件がtrueである限り、指定された処理を繰り返します。繰り返しの回数が事前に決まっていない場合に使用されます。

cpp
#include 
using namespace std;

int main() {
    int i = 1;
    while (i <= 10) {
        cout << i << endl;
        i++;  // iをインクリメント
    }
    return 0;
}

このコードは、iが10以下である限りcoutを繰り返し実行します。whileループの基本構造は以下のようになります：

cpp
while (条件式) {
    // 反復処理
}

1.3 do-whileループ

do-whileループは、最初に1回処理を実行した後、条件を評価してからループを継続する構文です。このループは少なくとも1回は実行される点が特徴です。

cpp
#include 
using namespace std;

int main() {
    int i = 1;
    do {
        cout << i << endl;
        i++;  // iをインクリメント
    } while (i <= 10);
    return 0;
}

このコードもiが10以下である限り反復処理を行いますが、do-whileでは条件式が後に評価されるため、最初の一回は必ず実行されます。

2. 列挙（Enumeration）

列挙型（enum）は、関連する定数をグループ化して扱うための型です。C++では、列挙型を使用することで、コードをより可読性の高いものにできます。enumは通常、関連する値に名前を付けて管理するために使用されます。

2.1 基本的な列挙型

C++の列挙型は、名前付きの定数を列挙するために使います。enumを使うと、整数の代わりに意味のある名前を使ってコードをより読みやすくすることができます。

cpp
#include 
using namespace std;

enum Color { RED, GREEN, BLUE };

int main() {
    Color c = GREEN;
    if (c == GREEN) {
        cout << "緑色です" << endl;
    }
    return 0;
}

この例では、Colorという列挙型を定義し、その中でRED、GREEN、BLUEという名前の定数を指定しています。GREENは0から始まる整数で自動的に割り当てられますが、明示的に値を設定することも可能です。

2.2 列挙型の値を指定する

列挙型の各値には、デフォルトで0から始まる整数値が割り当てられます。しかし、必要に応じてその値を明示的に指定することができます。

cpp
#include 
using namespace std;

enum Color { RED = 1, GREEN = 3, BLUE = 5 };

int main() {
    Color c = GREEN;
    cout << "GREENの値は " << c << " です" << endl;
    return 0;
}

上記の例では、REDに1、GREENに3、BLUEに5という値を手動で設定しています。これにより、列挙型の値をより直感的に制御することができます。

2.3 列挙型の拡張：enum class

C++11以降、enumに新しい形態であるenum classが追加されました。enum classを使用すると、列挙型に名前空間のような性質を持たせ、スコープを明確にすることができます。

cpp
#include 
using namespace std;

enum class Color { RED, GREEN, BLUE };

int main() {
    Color c = Color::GREEN;
    if (c == Color::GREEN) {
        cout << "緑色です" << endl;
    }
    return 0;
}

この例では、Color列挙型をenum classとして定義し、Color::GREENという形でアクセスしています。このようにすることで、他の変数名と衝突することなく列挙型を使用できるようになります。

3. 反復と列挙の組み合わせ

反復と列挙は、しばしば組み合わせて使われることがあります。例えば、列挙型の各値をforループを使って反復処理する場合などです。

cpp
#include 
using namespace std;

enum class Color { RED, GREEN, BLUE };

int main() {
    for (int i = static_cast<int>(Color::RED); i <= static_cast<int>(Color::BLUE); i++) {
        Color c = static_cast(i);
        switch (c) {
            case Color::RED: cout << "赤色" << endl; break;
            case Color::GREEN: cout << "緑色" << endl; break;
            case Color::BLUE: cout << "青色" << endl; break;
        }
    }
    return 0;
}

この例では、enum classを整数にキャストして、forループで反復処理を行っています。その後、switch文を使って色に対応する処理を実行しています。

まとめ

C++における反復と列挙は、プログラムを効率的に管理するための重要な概念です。反復を使用することで繰り返しの処理を簡潔に記述でき、列挙を使うことで意味のある定数を管理することができます。for、while、do-whileループを適切に使い分けることで柔軟な反復処理を実現し、enumやenum classを使うことで、コードの可読性と保守性を高めることができます。

最終更新： 23/03/2025
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