C++で可変数の引数（可変長引数）を扱う方法

プログラミングをしていると、引数の個数があらかじめ決まっていない関数、つまり呼び出しのたびに異なる数のパラメータを受け取れる関数が必要になる場面があります。C/C++ではこのような状況に対応する仕組みが用意されており、要件に応じて可変個の引数を受け取る関数を自由に定義できます。以下に、そのような関数の定義例を示します。

int func(int, ... ) {
   .
   .
   .
}
int main() {
   func(1, 2, 3);
   func(1, 2, 3, 4);
}

注目すべきは、関数func()の最後の引数が省略記号（ピリオド3つの「...」）になっている点です。また、省略記号の直前の引数は慣例として必ずint型にし、渡された可変引数の総数を表すようにします。この機能を利用するには、stdarg.hヘッダファイル（C++ではcstdarg）を読み込む必要があります。このヘッダには、可変引数を実装するための関数やマクロが定義されています。具体的な手順は以下の通りです。

• 関数の最後のパラメータを省略記号（...）として定義し、その直前のパラメータは必ずint型にして、引数の個数を表すようにします。

• 関数定義の中でva_list型の変数を作成します。この型はstdarg.hヘッダファイルで定義されています。

• int型のパラメータとva_startマクロを使い、va_list変数を引数リストで初期化します。va_startマクロもstdarg.hヘッダファイルで定義されています。

• va_argマクロとva_list変数を使って、引数リスト内の各項目へ順番にアクセスします。

• va_endマクロを使って、va_list変数に割り当てられたメモリを解放します。

それでは、上記の手順に従って、可変個の引数を受け取り、その平均値を返すシンプルな関数を作成してみましょう。

サンプルコード

#include <iostream>
#include <cstdarg>
using namespace std;
double average(int num,...) {
   va_list valist;
   double sum = 0.0;
   int i;
   va_start(valist, num); // num個の引数のためにvalistを初期化
   for (i = 0; i < num; i++) { // valistに割り当てられたすべての引数にアクセス
      sum += va_arg(valist, int);
   }
   va_end(valist); // valist用に確保されたメモリを解放
   return sum/num;
}
int main() {
   cout << "Average of 2, 3, 4, 5 = "<< average(4, 2,3,4,5) << endl;
   cout << "Average of 5, 10, 15 = "<< average(3, 5,10,15)<< endl;
}

実行結果

Average of 2, 3, 4, 5 = 3.5
Average of 5, 10, 15 = 10

補足：現代のC++における代替手段

上記の方法はC言語から引き継がれた古典的な手法ですが、型安全性の観点から注意が必要です。va_argマクロでは実際の型を指定するため、誤った型を指定すると未定義動作を引き起こす可能性があります。モダンなC++では、可変長テンプレート（variadic templates）やstd::initializer_listを使うことで、型安全に可変個の引数を扱えます。ただし、printfスタイルの関数を自作する場合やC言語との互換性が必要な場面では、今回紹介したstdargの手法が今でも広く使われています。