プログラミング

C++のコピーと代入の違い

最終更新： 25/03/2025
1分未満

C++における「コピー（Copying）」と「代入（Assignment）」は、プログラム内でデータを扱う際に重要な概念ですが、それぞれの動作には明確な違いがあります。この違いを正確に理解することは、コードの挙動や効率を最適化するために非常に重要です。この記事では、コピーと代入の違い、実際の動作、そしてそれらを適切に使い分ける方法について詳しく説明します。

1. コピーと代入の基本的な違い

コピー（Copying）は、あるオブジェクトの内容を別のオブジェクトに「コピー」する操作です。これは、新しいオブジェクトが元のオブジェクトと同じデータを持つことを意味します。コピーの際には、元のオブジェクトの内容がそのまま新しいオブジェクトに複製されます。

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代入（Assignment）は、すでに存在するオブジェクトに新しい値を「代入」する操作です。代入の際には、左辺のオブジェクトの内容が右辺のオブジェクトの内容に置き換えられますが、左辺オブジェクトのメモリ領域自体は変更されません。

2. コピー（Copying）の詳細

C++では、オブジェクトをコピーする際に主に二種類のコピーが行われます：**浅いコピー（Shallow Copy）と深いコピー（Deep Copy）**です。

2.1 浅いコピー（Shallow Copy）

浅いコピーは、オブジェクトのメモリ領域のアドレスをそのままコピーします。すなわち、元のオブジェクトと新しいオブジェクトが同じメモリ領域を指すことになります。このため、両者が共有しているデータに変更を加えると、他方にも影響を与える可能性があります。

cpp
#include 

class MyClass {
public:
    int* ptr;
    MyClass(int value) {
        ptr = new int(value);
    }
    // 浅いコピーの例
    MyClass(const MyClass& other) {
        ptr = other.ptr;
    }
};

int main() {
    MyClass obj1(10);
    MyClass obj2 = obj1; // 浅いコピー

    *obj2.ptr = 20; // obj2の値を変更
    std::cout << *obj1.ptr << std::endl; // 20が出力される
    return 0;
}

上記のコードでは、obj1とobj2は同じメモリ領域を指しているため、obj2の値を変更するとobj1にも影響が及びます。これが浅いコピーの問題点です。

2.2 深いコピー（Deep Copy）

深いコピーでは、元のオブジェクトのデータを新しいメモリ領域にコピーします。これにより、元のオブジェクトと新しいオブジェクトが独立したデータを持つことになります。深いコピーは、動的に確保したメモリを正しく管理するために必要です。

cpp
#include 

class MyClass {
public:
    int* ptr;
    MyClass(int value) {
        ptr = new int(value);
    }
    // 深いコピーの例
    MyClass(const MyClass& other) {
        ptr = new int(*other.ptr); // 新しいメモリ領域にデータをコピー
    }
    ~MyClass() {
        delete ptr; // メモリ解放
    }
};

int main() {
    MyClass obj1(10);
    MyClass obj2 = obj1; // 深いコピー

    *obj2.ptr = 20; // obj2の値を変更
    std::cout << *obj1.ptr << std::endl; // 10が出力される
    return 0;
}

この場合、obj1とobj2はそれぞれ異なるメモリ領域を指しているため、obj2を変更してもobj1には影響を与えません。これが深いコピーの利点です。

3. 代入（Assignment）の詳細

代入は、すでに存在するオブジェクトに新しいデータを割り当てる操作です。代入演算子（=）を使って行われ、代入が行われると、左辺のオブジェクトの内容が右辺のオブジェクトに置き換えられます。代入演算子の実装にはいくつかの重要な点があります。

3.1 代入演算子の動作

C++では、デフォルトで代入演算子が提供されますが、コピーの際に深いコピーが行われるわけではありません。つまり、デフォルトの代入演算子は浅いコピーを行います。深いコピーを行いたい場合は、自分で代入演算子をオーバーロードする必要があります。

cpp
#include 

class MyClass {
public:
    int* ptr;
    MyClass(int value) {
        ptr = new int(value);
    }
    // 代入演算子のオーバーロード（深いコピー）
    MyClass& operator=(const MyClass& other) {
        if (this != &other) {  // 自己代入のチェック
            delete ptr;  // 既存のメモリを解放
            ptr = new int(*other.ptr); // 深いコピー
        }
        return *this;
    }
    ~MyClass() {
        delete ptr;
    }
};

int main() {
    MyClass obj1(10);
    MyClass obj2(20);
    obj2 = obj1; // 代入演算子を使った深いコピー

    std::cout << *obj2.ptr << std::endl; // 10が出力される
    return 0;
}

このコードでは、operator=をオーバーロードして深いコピーを実現しています。代入が行われると、obj2はobj1のデータを独立して持つようになります。

3.2 自己代入の防止

代入演算子を実装する際に重要なのが、自己代入を防ぐことです。自己代入とは、オブジェクト自身に自分を代入することを指し、これが発生すると不正なメモリアクセスやメモリリークが起こる可能性があります。これを防ぐためには、代入演算子内で以下のように自己代入をチェックする必要があります。

cpp
if (this != &other) {
    // 自己代入でない場合のみ処理を行う
}

4. コピーと代入の違いまとめ

特徴 コピー（Copying） 代入（Assignment）
実行タイミング 新しいオブジェクトが生成されるタイミングで行われる 既存のオブジェクトにデータを置き換えるタイミングで行われる
使用する演算子 コピーコンストラクタを使用 代入演算子（=）を使用
メモリの管理 新しいメモリ領域が確保される（深いコピーの場合） 左辺オブジェクトのメモリ領域が再利用される
デフォルト動作 浅いコピー（デフォルト） 浅いコピー（デフォルト）
オーバーロード コピーコンストラクタをオーバーロード 代入演算子をオーバーロード

5. 結論

C++におけるコピーと代入は異なる目的と動作を持つ操作です。コピーは新しいオブジェクトを作成してデータを移す操作であり、代入は既存のオブジェクトに新しいデータを設定する操作です。デフォルトのコピーや代入では浅いコピーが行われるため、深いコピーを必要とする場合はそれぞれの操作に対して適切にオーバーロードを行うことが求められます。理解を深め、状況に応じて正しい操作を選択することが、効率的で安全なC++プログラムの作成に繋がります。

最終更新： 25/03/2025
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