C++のSTLでstd::arrayを実装するサンプルプログラム

C++のSTL（標準テンプレートライブラリ）には、固定長の配列を安全かつ便利に扱えるコンテナstd::arrayが用意されています。本記事では、配列に対するさまざまな操作（サイズの取得・要素の挿入・先頭／末尾要素の参照・全要素の表示など）をメニュー形式で選択できるサンプルプログラムを、擬似コード・実際のコード・実行結果とあわせて解説します。

配列に対する操作と擬似コード

まず、プログラム全体の流れを擬似コードで確認しましょう。

開始
main()関数内で
    TRUEの間、以下を繰り返す
        選択肢を表示する
        選択内容を入力として受け取る
        switch文による分岐を開始する
            caseが1のとき
                配列のサイズを表示する
                break
            caseが2のとき
                配列に値を挿入する
                break
            caseが3のとき
                配列の先頭要素を表示する
                break
            caseが4のとき
                配列の末尾要素を表示する
                break
            caseが5のとき
                配列の全要素を表示する
                break
            caseが6のとき
                プログラムを終了する
            defaultのとき
                不正な入力であることを表示する
終了。

サンプルコード

#include <iostream>
#include <array>
#include <cstdlib>
using namespace std;
int main() {
    array<int, 7> a; // 要素数7の配列を宣言
    array<int, 7>::iterator it; // 配列のイテレータを宣言
    int c, i; // 整数型変数を宣言
    a.fill(0); // 全要素を0で初期化
    int cnt = 0; // 次に値を挿入する位置を管理するカウンタ
    while (1) {
        cout<<"1.配列のサイズを表示"<<endl;
        cout<<"2.配列に要素を挿入"<<endl;
        cout<<"3.配列の先頭要素を表示"<<endl;
        cout<<"4.配列の末尾要素を表示"<<endl;
        cout<<"5.配列の全要素を表示"<<endl;
        cout<<"6.終了"<<endl;
        cout<<"選択してください: ";
        cin>>c;
        switch(c) {
            case 1:
                cout<<"配列のサイズ: "; // 配列のサイズを表示
                cout<<a.size()<<endl;
                break;
            case 2:
                cout<<"挿入する値を入力してください: "; // 配列に値を挿入
                cin>>i;
                a.at(cnt) = i;
                cnt++;
                break;
            case 3:
                cout<<"配列の先頭要素: "; // 配列の先頭要素を表示
                cout<<a.front()<<endl;
                break;
            case 4:
                cout<<"配列の末尾要素: "; // 配列の末尾要素を表示
                cout<<a.back()<<endl;
                break;
            case 5:
                for (it = a.begin(); it != a.end(); ++it ) // 配列の全要素を表示
                    cout <<" "<< *it;
                cout<<endl;
                break;
            case 6:
                exit(1); // プログラムを終了
                break;
            default:
                cout<<"正しい番号を選択してください"<<endl;
        }
    }
    return 0;
}

使用している主なメンバ関数

• fill()：配列の全要素を指定した値で埋めます。ここでは初期化のために0を設定しています。
• size()：配列に格納されている要素数（この例では常に7）を返します。
• at()：指定した位置の要素にアクセスします。範囲外にアクセスした場合はout_of_range例外を送出するため、[]演算子よりも安全です。
• front()：先頭要素への参照を返します。
• back()：末尾要素への参照を返します。
• begin() / end()：それぞれ先頭と末尾の次の位置を指すイテレータを返し、ループによる全要素の走査に利用できます。

なお、このプログラムでは挿入位置を管理する変数cntを使ってa.at(cnt)に順番に値を格納しています。要素数（この例では7）を超えて挿入しようとするとout_of_range例外が発生するため、実用的なコードでは挿入前にcntとsize()を比較してチェックするのが安全です。

実行結果

1.配列のサイズを表示
2.配列に要素を挿入
3.配列の先頭要素を表示
4.配列の末尾要素を表示
5.配列の全要素を表示
6.終了
選択してください: 1
配列のサイズ: 7
1.配列のサイズを表示
2.配列に要素を挿入
3.配列の先頭要素を表示
4.配列の末尾要素を表示
5.配列の全要素を表示
6.終了
選択してください: 2
挿入する値を入力してください: 7
1.配列のサイズを表示
2.配列に要素を挿入
3.配列の先頭要素を表示
4.配列の末尾要素を表示
5.配列の全要素を表示
6.終了
選択してください: 2
挿入する値を入力してください: 6
1.配列のサイズを表示
2.配列に要素を挿入
3.配列の先頭要素を表示
4.配列の末尾要素を表示
5.配列の全要素を表示
6.終了
選択してください: 2
挿入する値を入力してください: 5
1.配列のサイズを表示
2.配列に要素を挿入
3.配列の先頭要素を表示
4.配列の末尾要素を表示
5.配列の全要素を表示
6.終了
選択してください: 2
挿入する値を入力してください: 4
1.配列のサイズを表示
2.配列に要素を挿入
3.配列の先頭要素を表示
4.配列の末尾要素を表示
5.配列の全要素を表示
6.終了
選択してください: 2
挿入する値を入力してください: 3
1.配列のサイズを表示
2.配列に要素を挿入
3.配列の先頭要素を表示
4.配列の末尾要素を表示
5.配列の全要素を表示
6.終了
選択してください: 2
挿入する値を入力してください: 2
1.配列のサイズを表示
2.配列に要素を挿入
3.配列の先頭要素を表示
4.配列の末尾要素を表示
5.配列の全要素を表示
6.終了
選択してください: 2
挿入する値を入力してください: 1
1.配列のサイズを表示
2.配列に要素を挿入
3.配列の先頭要素を表示
4.配列の末尾要素を表示
5.配列の全要素を表示
6.終了
選択してください: 3
配列の先頭要素: 7
1.配列のサイズを表示
2.配列に要素を挿入
3.配列の先頭要素を表示
4.配列の末尾要素を表示
5.配列の全要素を表示
6.終了
選択してください: 4
配列の末尾要素: 1
1.配列のサイズを表示
2.配列に要素を挿入
3.配列の先頭要素を表示
4.配列の末尾要素を表示
5.配列の全要素を表示
6.終了
選択してください: 5
 7 6 5 4 3 2 1
1.配列のサイズを表示
2.配列に要素を挿入
3.配列の先頭要素を表示
4.配列の末尾要素を表示
5.配列の全要素を表示
6.終了
選択してください: 6
exit status 1