C++の出力イテレータ（Output Iterator）とは？使い方を徹底解説

本記事では、C++における出力イテレータ（Output Iterator）について詳しく解説します。出力イテレータにはいくつかの重要な特性があり、それらは以下のようにまとめられます。

• コンテナ内の値を変更（書き込み）するために使用される。
• この種のイテレータでは、コンテナからデータを読み取ることはできない。
• 一方向・書き込み専用のイテレータである。
• インクリメント（前進）は可能だが、デクリメント（後退）はできない。
• 出力イテレータには2つの種類がある。挿入イテレータ（Insert Iterator）とostreamイテレータである。

挿入イテレータ（Insert Iterator）とは

挿入イテレータは、コンテナ内に新しい要素を挿入するために使用されます。この種のイテレータに対して代入演算子を使用すると、現在の位置に新しい要素が挿入されます。既存の要素が上書きされるのではなく、指定位置に要素が「差し込まれる」点が特徴です。

挿入イテレータの構文は以下の通りです。

template<class Container, class Iterator>
insert_iterator<container> inserter(Container &x, Iterator it);

この関数は2つの引数を受け取ります。第1引数の x は、イテレータが操作対象とするコンテナです。第2引数の it は、挿入位置を指すイテレータオブジェクトです。

サンプルコード

#include <iostream>
#include <iterator>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;

int main() {
    vector<int> vec1, vec2;
    for (int i = 1; i <= 10; i++) { // ベクトルに要素を挿入
        vec1.push_back(i);
        vec2.push_back(i + 3);
    }
    vector<int>::iterator it = vec1.begin(); // vec1に対して動作するイテレータ
    advance(it, 5); // イテレータを5つ先へ進める
    copy(vec2.begin(), vec2.end(), inserter(vec1, it));
    cout << "vec1の要素 :";
    for (it = vec1.begin(); it != vec1.end(); ++it)
        cout << ' ' << *it;
    cout << endl;
    return 0;
}

実行結果

vec1の要素 : 1 2 3 4 5 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 6 7 8 9 10

この例では、vec1 の5番目の位置に vec2 の全要素（4〜13）が挿入されていることがわかります。元の要素6以降は後ろにずらされ、失われることなく保持されています。

ostreamイテレータとは

ostreamイテレータは、cout のような出力ストリームへの書き込みを行うために使用されます。basic_ostream オブジェクトを使って生成でき、この種のイテレータに代入演算子を使用すると、出力ストリームに新しい要素が出力されます。

構文は以下の通りです。

template<class T, class charT = char, class traits = char_traits<charT>>
class ostream_iterator;

ostreamイテレータクラスの主なメンバ関数は以下の通りです。

ostream_iterator<T, charT, traits>& operator=(const T& value);
ostream_iterator<T, charT, traits>& operator*();
ostream_iterator<T, charT, traits>& operator++();
ostream_iterator<T, charT, traits>& operator++(int);

テンプレートパラメータの意味は次の通りです。

• T: 挿入される要素の型。
• charT: ostreamが扱える文字の型（デフォルトは char）。
• traits: ストリームが扱う文字特性（character traits）。

サンプルコード1：copyアルゴリズムとの組み合わせ

#include <iostream>
#include <iterator>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;

int main() {
    vector<int> v;
    for (int i = 1; i <= 10; i++)
        v.push_back(i * i); // 平方数を計算して挿入
    ostream_iterator<int> out(cout, ",");
    copy(v.begin(), v.end(), out);
    return 0;
}

実行結果

1,4,9,16,25,36,49,64,81,100,

この例では、ostream_iterator の第2引数として区切り文字 "," を指定しているため、各要素の後にカンマが出力されます。

サンプルコード2：直接代入による出力

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

int main() {
    ostream_iterator<int> os_out(cout, ",");
    *os_out = 10;
    os_out++; // 次の位置へ進む
    *os_out = 20;
    os_out++;
    *os_out = 30;
    return 0;
}

実行結果

10,20,30,

このように、ostreamイテレータは通常のイテレータと同じように * 演算子や ++ 演算子を使って操作でき、代入のたびに出力ストリームへ値が書き込まれます。STLのアルゴリズム（copy など）と組み合わせることで、コンテナの内容を簡潔に出力できる便利なツールです。