C++のSTL配列（std::array）で使える関係演算子の使い方を徹底解説

C++には、同じ型のオペランド同士を比較するための関係演算子（比較演算子）が6種類用意されています。具体的には、>、<、==、<=、>=、!= の6つです。
本記事では、C++のSTL配列（std::array）におけるこれらの関係演算子の動作について詳しく解説します。STL配列の比較で中心的な役割を果たすのは、2つの配列コンテナ間の等価比較（==）と小なり比較（<）の2つです。

等価比較演算子（==）の動作

等価比較（==）では、演算子の左辺（L.H.S）と右辺（R.H.S）にある両方の配列の要素を、先頭要素から順番に比較していきます。そして、最初に不一致が見つかった時点で比較処理は終了します。すべての要素が一致した場合のみ、両者の配列は等しいと判断されます。

小なり比較演算子（<）と辞書式順序

小なり比較（<）は、辞書式順序（レキシコグラフィック順）で動作します。このアルゴリズムは、標準ライブラリの std::lexicographical_compare と同じ仕組みです。比較は operator< を相互的な方法で逐次実行し、a<b と b<a の両方をチェックします。

辞書式順序とは、辞書で単語をアルファベット順に並べる際に用いられる規則で、最初の文字から順に末尾まで比較していく方式のことです。配列の場合も同様に、先頭要素から順に大小を判定していきます。

その他の関係演算子の定義

残りの4つの演算子は、== と < を組み合わせる形で、以下のように定義されています。

• a!=b は !(a==b) と等価
• a>b は (b<a) と等価
• a<=b は !(b<a) と等価
• a>=b は !(a<b) と等価

これらの演算子は、<array> ヘッダー内でオーバーロードされています。

注意： 比較を行う左辺・右辺の両方のSTL配列は、同一のテンプレートパラメータ <Type, Length>（型と要素数）を持っている必要があります。型やサイズが異なる配列同士はコンパイルエラーとなります。

計算量と戻り値

比較処理の時間計算量は線形時間（O(n)）であり、配列のサイズに比例します。戻り値は、条件が成立すれば true、成立しなければ false が返されます。

サンプルコード

#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <array>
using namespace std;
int main(){
    // 配列の宣言
    array<int, 5> marks1 = { 10,20,30,40,50 };
    array<int, 5> marks2 = { 100,200,300,400,500 };
    array<int, 5> marks3 = { 10,20,30,40,50 };
    // a>=b は !(a<b) と等価であることを確認
    if (marks1 >= marks2){
        cout << "Marks1 is greater than equal to Marks2\n";
    }
    else{
        cout << "Marks1 is neither greater nor equal to Marks2\n";
    }
    if (!(marks1 < marks2)){
        cout << "Marks1 is greater than equal to Marks2\n";
    }
    else{
        cout << "Marks1 is neither greater nor equal to Marks2\n";
    }
    // a<=b は !(a>b) と等価であることを確認
    if (marks1 <= marks2){
        cout << "Marks1 is less than equal to Marks2\n";
    }
    else{
        cout << "Marks1 is neither less nor equal to Marks2\n";
    }
    if (!(marks1 > marks2)){
        cout << "Marks1 is less than equal to Marks2\n";
    }
    else{
        cout << "Marks1 is neither less nor equal to Marks2\n";
    }
    // a!=b は !(a==b) と等価であることを確認
    if (marks1 != marks3){
        cout << "Marks1 is not equal to Marks2\n";
    }
    else{
        cout << "Marks1 is equal to Marks2\n";
    }
    if (!(marks1 == marks3)){
        cout << "Marks1 is not equal to Marks2\n";
    }
    else{
        cout << "Marks1 is equal to Marks2\n";
    }
   return 0;
}

実行結果

Marks1 is neither greater nor equal to Marks2
Marks1 is neither greater nor equal to Marks2
Marks1 is less than equal to Marks2
Marks1 is less than equal to Marks2
Marks1 is equal to Marks2
Marks1 is equal to Marks2

この出力結果から、>= と !(a<b)、<= と !(a>b)、!= と !(a==b) がそれぞれ同じ判定結果になることが確認できます。STL配列の比較演算子を正しく理解することで、より安全かつ効率的なC++プログラミングが可能になります。