C++ コピーコンストラクタ/代入演算子

このサイトはプロモーションを含みます

2024年9月15日

C++プログラミングにおいて、オブジェクトのコピーは非常に重要な概念です。特に、コピーコンストラクタと代入演算子は、効率的で安全なコードを書く上で欠かせない要素です。この記事では、初心者の方にもわかりやすく、コピーコンストラクタと代入演算子の基本から応用まで詳しく解説します。

コピーコンストラクタとは

コピーコンストラクタは、既存のオブジェクトから新しいオブジェクトを作成する際に呼び出される特殊なコンストラクタです。同じクラスの別のオブジェクトを引数として受け取り、新しいオブジェクトを初期化します。

コピーコンストラクタの基本

以下に、簡単なコピーコンストラクタの例を示します：

#include <iostream>
#include <cstring>

class String {
private:
    char* data;
    size_t length;

public:
    // 通常のコンストラクタ
    String(const char* str) {
        length = strlen(str);
        data = new char[length + 1];
        strcpy(data, str);
    }

    // コピーコンストラクタ
    String(const String& other) {
        length = other.length;
        data = new char[length + 1];
        strcpy(data, other.data);
    }

    // デストラクタ
    ~String() {
        delete[] data;
    }

    // 文字列を表示するメソッド
    void display() const {
        std::cout << data << std::endl;
    }
};

int main() {
    String s1("Hello");
    String s2 = s1;  // コピーコンストラクタが呼び出される

    s1.display();  // 出力: Hello
    s2.display();  // 出力: Hello

    return 0;
}

この例では、Stringクラスにコピーコンストラクタを定義しています。コピーコンストラクタは、新しいオブジェクトを作成する際に既存のオブジェクトの内容を深くコピーします。これにより、元のオブジェクトと新しいオブジェクトが独立したメモリを持つようになります。

コピーコンストラクタが必要な理由

深いコピーの実現: ポインタメンバを持つクラスでは、単純なメモリコピーでは不十分です。深いコピーにより、各オブジェクトが独自のリソースを持つことができます。
リソース管理: 動的に確保されたメモリやファイルハンドルなどのリソースを適切に管理できます。
オブジェクトの安全な複製: 元のオブジェクトに影響を与えずに新しいオブジェクトを作成できます。

代入演算子とは

代入演算子（operator=）は、既存のオブジェクトに別のオブジェクトの内容をコピーする際に使用されます。コピーコンストラクタと似ていますが、既に存在するオブジェクトに対して操作を行う点が異なります。

代入演算子の基本

以下に、Stringクラスに代入演算子を追加した例を示します：

class String {
    // ... (前述のコードと同じ) ...

public:
    // 代入演算子
    String& operator=(const String& other) {
        if (this != &other) {  // 自己代入チェック
            delete[] data;  // 既存のデータを解放

            length = other.length;
            data = new char[length + 1];
            strcpy(data, other.data);
        }
        return *this;
    }

    // ... (他のメンバ関数) ...
};

int main() {
    String s1("Hello");
    String s2("World");

    s2 = s1;  // 代入演算子が呼び出される

    s1.display();  // 出力: Hello
    s2.display();  // 出力: Hello

    return 0;
}

この例では、operator=を定義して代入操作を行っています。代入演算子は以下の点に注意して実装されています：