C++ STLのforward_list::emplace_after()とemplace_front()の使い方を徹底解説

本記事では、C++におけるforward_list::emplace_after()とforward_list::emplace_front()関数の動作について詳しく解説します。

forward_listは、前後双方向に走査できる通常のリスト（std::list）とは異なり、次の要素とのリンクのみを保持する片方向リンクリストです。そのため前方方向にしかイテレーションできませんが、その分メモリ効率に優れています。

forward_list::emplace_after()とforward_list::emplace_front()はC++標準ライブラリの一部であり、利用するには<forward_list>ヘッダーファイルをインクルードする必要があります。

forward_list::emplace_after()

forward_list::emplace_after()関数は、引数で指定された位置にある要素の直後に新しい要素を挿入するために使用されます。要素はその場で直接構築されるため、余計なコピーが発生せずパフォーマンス面でも有利です。

構文

Forward_List_Name.emplace_after(iterator, element);

パラメータ

この関数は以下の2つの引数を受け取ります。

• iterator： 新しい要素を挿入する基準となる位置を指すイテレータ。この位置の直後に要素が挿入されます。
• element： 挿入したい要素。

戻り値

挿入された新しい要素を指すイテレータを返します。

forward_list::emplace_front()

forward_list::emplace_front()関数は、リストの先頭に新しい要素を挿入するために使用されます。

構文

Forward_List_Name.emplace_front(element);

パラメータ

この関数は1つの引数（挿入する要素）を受け取ります。

戻り値

戻り値はありません（void型）。

使用例

入力: 11, 34, 56
出力: 41 11 34 56

説明：

ここでは、要素11、34、56を持つforward_list「Lt」を作成しました。続いて、リストの先頭に新しい要素を挿入するemplace_front()関数を呼び出し、ここでは41を挿入しています。

そのため、forward_listを出力すると、先頭が41となった「41 11 34 56」という結果が得られます。

プログラムの手順

• まず、int型のforward_list（例：「Lt」）を作成し、いくつかの値で初期化します。
• 次に、emplace_front()関数を呼び出して、リストの先頭に新しい要素を追加します。
• 続いて、auto型のオブジェクト（例：「itr」）を作成します。これはemplace_after()に渡す位置を保持するイテレータとして機能し、新しい要素はこの位置の直後に挿入されます。
• 最後に、emplace_after()関数を呼び出して指定位置に要素を挿入します。第1引数にはリスト内の位置を示すイテレータ「itr」を、第2引数には挿入する要素を渡します。

アルゴリズム

Start
Step 1-> main()関数内で
    forward_list<int> Lt = {5,6,7,8} を初期化
    Lt.emplace_front(3) を呼び出して先頭に要素を追加
    イテレータ itr を末尾要素の位置に設定
    Lt.emplace_after(itr, 10) を呼び出して指定位置の後ろに要素を追加
    リストの内容を表示して終了
Stop

サンプルコード

#include <iostream>
#include <forward_list>
using namespace std;

int main() {
    forward_list<int> Lt = { 5, 6, 7, 8 };

    // emplace_front()を使って先頭に要素を追加
    Lt.emplace_front(3);

    // 末尾要素(8)を指すイテレータを取得
    auto itr = Lt.begin();
    for (int i = 0; i < 4; ++i) {
        ++itr;
    }

    // emplace_after()を使って指定位置の後ろに要素を追加
    Lt.emplace_after(itr, 10);

    // リストの内容を表示
    for (auto it = Lt.begin(); it != Lt.end(); ++it) {
        cout << *it << " ";
    }

    return 0;
}

出力

上記のコードを実行すると、以下の出力が得られます。

3 5 6 7 8 10

まとめ

emplace_front()はリストの先頭への要素追加に、emplace_after()は任意の位置の直後への要素追加にそれぞれ使用できます。どちらも要素を直接構築するため、一時オブジェクトの生成やコピーのコストを抑えられる点が大きな特徴です。片方向リンクリストであるforward_listを効率的に扱うために、ぜひ活用してみてください。