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6.1. 構造体 ​

構造体は、分散したデータを一つにまとめる事ができる型である。

例として、traP メンバーの名簿を考えよう。

今この講習に居るメンバーの traP ID、学籍番号、学年 の情報がほしいとする。

これらをプログラムで扱うとき、素朴には以下のように個別に変数を宣言すればよい。

cpp
string trap_id, student_id;
int grade;

しかし、複数人分の情報を扱いたかったり、関数に渡したかったりするときにやや不便である。

例として、2人のメンバーの情報が完全に一致するか（同一か）を判定するプログラムを以下に記す。

cpp
#include <string>
#include <iostream>

using namespace std;

// 引数が長すぎる……
bool equals(
string trap_id1, string student_id1, int grade1,
string trap_id2, string student_id2, int grade2
) {
    return trap_id1 == trap_id2
    && student_id1 == student_id2
    && grade1 && grade2;
}

int main() {
    // 宣言が長すぎる……
    string trap_id1, student_id1, trap_id2, student_id2;
    int grade1, grade2;

    cin >> trap_id1 >> student_id1 >> grade1
    >> trap_id2 >> student_id2 >> grade2;

    if (equals(
    trap_id1, student_id1, grade1,
    trap_id2, student_id2, grade2
    )) {
        cout << "same" << endl;
    } else {
        cout << "not same" << endl;
    }
}

これはあまりに長い。 配列を使えば宣言はそれぞれの変数でまとめることはできるが、できれば学生情報は一つの変数にまとめたい。

ここで、複数の変数をまとめてひとつの値として扱える構造体 (struct) を導入し、構造体の 型 を定義する。

TIP

他の言語などではクラスやオブジェクトなどと呼ばれる。

用語

  • 構造体に属する変数はメンバ変数 (member variable) と呼ばれている。
  • ある構造体の型を持った値は、その構造体のインスタンス (instance) と呼ばれる。

構造体を用いると、コードは以下のようになる。

cpp
#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

struct Member {
  string trap_id, student_id;
  int grade;
};
bool equals(Member member1, Member member2) {
  return member1.trap_id == member2.trap_id &&
         member1.student_id == member2.student_id &&
         member1.grade == member2.grade;
}

int main() {
  Member zer0star{"zer0-star", "22BXXXXX", 2};
  Member hoshimiya{"hoshimiya", "99B99999", 99999};

  if (equals(zer0star, hoshimiya)) {
    cout << "same" << endl;
  } else {
    cout << "not same" << endl;
  }
}

少し見やすくなったように感じないだろうか？

cpp
struct Member {
  string trap_id, student_id;
  int grade;
};

この部分で構造体 Member を定義している。構造体 Member は以下の3つのメンバ変数を持つ。

  • string 型の trap_id
  • string 型の student_id
  • int 型の grade

宣言は以下のように対応する。

cpp
Member zer0star{"zer0-star", "22BXXXXX", 2};
Member hoshimiya{"hoshimiya", "99B99999", 99999};

これは省略されているが、先頭から順に trap_id = "zer0-star", student_id = "22BXXXXX", grade = 2 とするという宣言である。

次に、構造体を使用する方を見てみよう。equals 関数の実装は以下のとおり。

cpp
bool equals(Member member1, Member member2) {
  return member1.trap_id == member2.trap_id &&
         member1.student_id == member2.student_id &&
         member1.grade == member2.grade;
}

関数の引数として、 int 型などと同様に Member 型を受け取ることができる。 Member 型の変数1つを渡すのは、 trap_id student_id grade の3変数を渡したことと同じになる。

Member 型の各変数にアクセスするには、 member.trap_id のように、 . で変数名とメンバ変数を繋げれば良い。

このようにしたあとは、以下のように構造体を使って equals を使用することができる。

cpp
if (equals(zer0star, hoshimiya)) {
  cout << "same" << endl;
} else {
  cout << "not same" << endl;
}

なんだか仰々しいものに見えるかもしれないが、本質的には複数の変数をまとめて、わかりやすくなるように取り扱っているだけである。