C++ STLで使えるさまざまなコピー方法 ― std::copy()、copy_n()、copy_if()、copy_backward()を徹底解説

名前のとおり、copy()系のメソッドはC++ STLでデータをコピーするために使われる関数群です。それぞれ機能や受け取る引数が異なり、いずれも<algorithm>ヘッダーファイルに含まれています。ここでは、std::copy()、std::copy_n()、std::copy_if()、std::copy_backward()の4つのメソッドについて、それぞれの特徴と使い方を詳しく見ていきましょう。

copy(start_i1, end_i1, start_i2)

このメソッドは、指定した範囲内の要素をあるイテレータから別のイテレータへコピーするために使用します。範囲には開始位置と終了位置の両方の要素が含まれます。この関数は次の3種類の引数を受け取ります。

• Start_i1：コピー元のイテレータ（i_1とする）の先頭要素を指します。ここから、コピー先のイテレータ（i_2とする）へ要素がコピーされます。
• End_i1：コピー元のイテレータ（i_1）の終端要素を指します。この位置までの要素がコピー先イテレータ（i_2）へコピーされます。
• Start_i2：コピー先のイテレータ（i_2）の先頭位置を指します。

戻り値：コピー先イテレータ（i_2）のうち、実際に要素がコピーされた範囲の末尾を指すイテレータを返します。

サンプルコード

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<vector>
using namespace std;
int main(){
    //ベクターvec_1を作成
    vector<int> vec_1 = { 10, 20, 30, 40, 50 };
    //サイズ6の空ベクターを宣言
    vector<int> vec_2(6);
    //copy()関数でvec_2へコピー
    copy(vec_1.begin(), vec_1.begin()+4, vec_2.begin());
    //新しいベクターを表示
    cout<<"Elements in vector v2 copied from v1: ";
    for(int i=0; i<4; i++){
        cout<<vec_2[i] << " ";
    }
}

出力

このコードを実行すると、次のように出力されます。

Elements in vector v2 copied from v1: 10 20 30 40

この例では、vec_1の先頭から4つの要素（10、20、30、40）がvec_2の先頭へ順番にコピーされています。

copy_n(start_i1, total, start_i2)

このメソッドも、あるイテレータから別のイテレータへデータをコピーするために使用しますが、「指定した位置から合計いくつの要素をコピーするか」を明示的に指定できる点が特徴です。この関数は次の3種類の引数を受け取ります。

• Start_i1：コピー元のイテレータ（i_1）の先頭要素を指します。ここから、コピー先のイテレータ（i_2）へ要素がコピーされます。
• Total：start_i1で指定された位置から何個の要素をコピーするかを表します。正の整数でも負の整数でも指定できますが、負の値を渡した場合は何も処理が行われません。
• Start_i2：コピー先のイテレータ（i_2）の先頭位置を指します。

戻り値：コピー先イテレータ（i_2）のうち、実際に要素がコピーされた範囲の末尾を指すイテレータを返します。

サンプルコード

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<vector>
using namespace std;
int main(){
    //ベクターvec_1を作成
    vector<int> vec_1 = { 10, 20, 30, 40, 50 };
    //サイズ6の空ベクターを宣言
    vector<int> vec_2(6);
    //copy_n()関数でvec_2へコピー
    copy_n(vec_1.begin(), 4, vec_2.begin());
    //新しいベクターを表示
    cout<<"Elements in vector v2 copied from v1: ";
    for(int i=0; i<4; i++){
        cout<<vec_2[i] << " ";
    }
}

出力

このコードを実行すると、次のように出力されます。

Elements in vector v2 copied from v1: 10 20 30 40

copy()との違いは、終端イテレータを指定する代わりにコピーする個数を直接渡す点です。先頭からの連続したN個の要素だけをコピーしたい場合に便利です。

copy_if(start_i1, end_i1, start_i2, 条件関数)

このメソッドは、指定した範囲に対して第4引数で定義した条件を適用し、その条件を満たす要素だけをあるイテレータから別のイテレータへコピーするために使用します。この関数は次の4種類の引数を受け取ります。

• Start_i1：コピー元のイテレータ（i_1）の先頭要素を指します。ここから、コピー先のイテレータ（i_2）へ要素がコピーされます。
• End_i1：コピー元のイテレータ（i_1）の終端要素を指します。この位置までの要素がコピー対象となります。
• Start_i2：コピー先のイテレータ（i_2）の先頭位置を指します。
• 条件関数（述語）：範囲内の各要素に適用したい条件を渡します。この関数の戻り値の型はboolであり、true/falseを返します。戻り値がtrueとなった要素だけがコピー先へ書き込まれます。

戻り値：コピー先イテレータ（i_2）のうち、実際に要素がコピーされた範囲の末尾を指すイテレータを返します。

サンプルコード

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<vector>
using namespace std;
int main(){
    //ベクターvec_1を作成
    vector<int> vec_1 = { 10, 21, 30, 40, 57 };
    //サイズ6の空ベクターを宣言
    vector<int> vec_2(6);
    //copy_if()関数で偶数のみvec_2へコピー
    copy_if(vec_1.begin(), vec_1.end(), vec_2.begin(), [](int i){return i%2==0;});
    //新しいベクターを表示
    cout<<"Elements in vector v2 copied from v1: ";
    for(int i=0; i<4; i++){
        cout<<vec_2[i] << " ";
    }
}

出力

このコードを実行すると、次のように出力されます。

Elements in vector v2 copied from v1: 10 30 40 0

ラムダ式で「2で割った余りが0（＝偶数）」という条件を定義しているため、vec_1の中から偶数である10、30、40だけがvec_2へコピーされます。残りのスロットには、ベクター初期化時の既定値である0がそのまま残ります。

copy_backward(start_i1, end_i1, end_i2)

このメソッドは、指定した範囲のデータを後ろ向きに（末尾側から順に）あるイテレータから別のイテレータへコピーするために使用します。具体的には、コピー先の末尾位置から逆向きに要素が書き込まれていきます。上書きによるデータ破壊を避けたい場合などに役立ちます。この関数は次の3種類の引数を受け取ります。

• Start_i1：コピー元のイテレータ（i_1）の先頭要素を指します。ここから、コピー先のイテレータ（i_2）へ要素がコピーされます。
• End_i1：コピー元のイテレータ（i_1）の終端要素を指します。この位置までの要素がコピー対象となります。
• end_i2：コピー先のイテレータ（i_2）の末尾位置を指します。ここがコピー範囲の終点になります。

戻り値：コピー先イテレータ（i_2）のうち、実際に要素がコピーされた範囲の先頭を指すイテレータを返します。

サンプルコード

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<vector>
using namespace std;
int main(){
    //ベクターvec_1を作成
    vector<int> vec_1 = { 10, 21, 30, 40, 57, 67 };
    //サイズ6の空ベクターを宣言
    vector<int> vec_2(6);
    //copy_backward()関数でvec_2の後方へコピー
    copy_backward(vec_1.begin(), vec_1.begin()+4, vec_2.begin()+5);
    //新しいベクターを表示
    cout<<"Elements in vector v2 copied from v1: ";
    for(int i=0; i<vec_2.size(); i++){
        cout<<vec_2[i] << " ";
    }
}

出力

このコードを実行すると、次のように出力されます。

Elements in vector v2 copied from v1: 0 10 21 30 40 0

この例では、vec_1の先頭4要素（10、21、30、40）が、vec_2のインデックス4の位置を終点として後ろから順に配置され、結果としてvec_2のインデックス1〜4に収まっています。通常のcopy()ではコピー先の「先頭」を指定するのに対し、copy_backward()ではコピー先の「末尾」を指定する点に注意してください。