【C++】ratio_equal()関数の使い方とサンプルコードを徹底解説

本記事では、C++ STLに用意されているratio_equal()テンプレートの仕組み、構文、そして具体的な使用例について詳しく解説します。

ratio_equalテンプレートとは？

ratio_equalは、C++ STLの<ratio>ヘッダーファイルで定義されている組み込みテンプレートです。このテンプレートは、2つの比率（ratio）が等しいかどうかを比較するために使用されます。

たとえば、「1/2」と「3/6」という2つの比率を考えてみましょう。これらは約分すると同じ値になりますが、表記上の数値そのものは異なります。このように、見た目が違っても値として等しい比率を判定するために、C++ではratio_equalテンプレートが提供されています。2つの比率が等しければtrueを、等しくなければfalseを返します。

2つの比率の等価性を確認したい場合、自分で比較ロジックを一から書く必要はありません。このテンプレートを利用することで、コードをシンプルかつ読みやすく保つことができます。

構文

template <class ratio1, class ratio2> ratio_equal;

パラメータ

このテンプレートは以下のパラメータを受け取ります。

• ratio1, ratio2 − 等しいかどうかを比較したい2つの比率です。

戻り値

2つの比率が等しい場合はtrueを返し、等しくない場合はfalseを返します。

入力例と出力例

入力：

typedef ratio<3, 6> ratio1;
typedef ratio<1, 2> ratio2;
ratio_equal<ratio1, ratio2>::value;

出力：

true

「3/6」は約分すると「1/2」となるため、結果はtrueになります。

入力：

typedef ratio<3, 9> ratio1;
typedef ratio<1, 2> ratio2;
ratio_equal<ratio1, ratio2>::value;

出力：

false

「3/9」は「1/3」であり、「1/2」とは等しくないため、結果はfalseになります。

使用例1：等しい比率の場合

#include <iostream>
#include <ratio>
using namespace std;
int main(){
    typedef ratio<2, 5> R_1;
    typedef ratio<10, 25> R_2;
    // 比率が等しいかどうかをチェック
    if (ratio_equal<R_1, R_2>::value)
        cout<<"Ratio 1 と Ratio 2 は等しい";
    else
        cout<<"Ratio 1 と Ratio 2 は等しくない";
    return 0;
}

出力

上記のコードを実行すると、以下の出力が生成されます。

Ratio 1 と Ratio 2 は等しい

「2/5」と「10/25」はどちらも約分すると「2/5」になるため、等しいと判定されました。

使用例2：等しくない比率の場合

#include <iostream>
#include <ratio>
using namespace std;
int main(){
    typedef ratio<2, 5> R_1;
    typedef ratio<1, 3> R_2;
    // 比率が等しいかどうかをチェック
    if (ratio_equal<R_1, R_2>::value)
        cout<<"Ratio 1 と Ratio 2 は等しい";
    else
        cout<<"Ratio 1 と Ratio 2 は等しくない";
    return 0;
}

出力

上記のコードを実行すると、以下の出力が生成されます。

Ratio 1 と Ratio 2 は等しくない

「2/5」と「1/3」は値が異なるため、falseが返されています。

使用例3：分母に0を指定した場合

次に、分母に0を指定した場合の動作を確認してみましょう。

#include <iostream>
#include <ratio>
using namespace std;
int main(){
    typedef ratio<2, 5> R_1;
    typedef ratio<1, 0> R_2;
    // 比率が等しいかどうかをチェック
    if (ratio_equal<R_1, R_2>::value)
        cout<<"Ratio 1 と Ratio 2 は等しい";
    else
        cout<<"Ratio 1 と Ratio 2 は等しくない";
    return 0;
}

出力

上記のコードを実行すると、コンパイル時に以下のようなエラーが発生します。

/usr/include/c++/6/ratio:265:7: error: static assertion failed: denominator cannot be zero
static_assert(_Den != 0, "denominator cannot be zero");

このように、ratioテンプレートでは分母に0を指定することは許されておらず、static_assertによってコンパイルエラーとなります。数学的に分母が0の比率は定義できないため、これは妥当な制限といえます。

まとめ

C++のratio_equalテンプレートを使うことで、コンパイル時に2つの比率が等しいかどうかを簡単に判定できます。分数同士の比較ロジックを自前で実装する必要がなく、型安全かつ簡潔に記述できるのが大きなメリットです。なお、分母に0を指定するとコンパイルエラーになる点には注意しましょう。