C++ vectorについて

Question

vectorについてです。
以前、配列に入る要素に応じて大きさが変化するようにプログラムを作りたい！という質問をしました。

Ｃ言語について
stringですね。
要するにバッファオーバーフローが起きないと言うと分かりやすいですかね。

一方vectorの方も動的配列で、要素数が成長していくようです。
つまり！要素数がどんどん自動的に増えてくれるんだ！！すげぇ！と思っていまいた。

試してみました。あえてC言語を混ぜてみました。

#include<iostream>
#include<vector>

using namespace std;

int main(){
    vector<char> str(3, 0);
    char *buf = &str[0];

    vector<int> gtr(10, 0);

    scanf("%s", buf);  // vectorをそのまま渡せないのでポインタで渡す。
    printf("%s\n", buf);


    for(int i = 0; i < 20; i++)
        gtr[i] = i;

    for(int i = 0; i < 20; i++)
        cout << gtr[i];
    putchar('\n');

    return 0;
}

strにはscanf()で要素よりも大きな文字列を代入させます。
gtrにも要素数よりも大きな数字列を代入させます。

segmentation fault それから abortになります。

あれえぇ？？　勝手に増えてくれないのかな？？？
vectorの使い方間違っていますかね？？

insertやpush_back,resizeでないと大きくなってくれないんですかね？？
これのどこが動的なのでしょうか？？

またC++の中stringやvector以外で配列の要素が増えていくものってありますか？？

お願いします。

Answer 1

こんにちは。

C++ってC言語ユーザから見ると黒魔法のようにも見えますが、決して魔法ではないです。全部厳密な理屈があります。
std::stringもstd::string自身の機能で勝手に領域サイズが増えるのではなく、例えばstd::cin等で文字列を読み込む時は、std::istream::operator>>()という関数がstd::stringのpush_backなどを呼び出しています。
std::cinはstd::istreamを継承しているので、std::cin >> str;と書くと、std::istream::operator>>()が呼ばれるのです。
もし、strがchar*型だった場合、これはpush_backメンバ関数を当然持たないのでコンパイル・エラーになります。strがstd::string型の場合push_backメンバ関数を持つのでエラーにならず適切に動作します。

insertやpush_back,resizeでないと大きくなってくれないんですかね？？

これのどこが動的なのでしょうか？？

プログラムの実行中に領域サイズが変化するという意味で「動的」と呼ばれます。
対してコンパイル時に領域サイズが決まっていて実行中に変化しない場合を「静的」と呼ぶことが多いです。

またC++の中stringやvector以外で配列の要素が増えていくものってありますか？？

配列というかコンテナという意味ではビックリする程たくさんあります。
ここにリストがあります。

---

【追記】

もし、strがchar*型だった場合、これはpush_backメンバ関数を当然持たないのでコンパイル・エラーになります。

不正確な表現でした。std::istream::operator>>(char*)は未定義なのでコンパイル・エラーになります。

Comments

[strike1217]

std::cin + stringじゃなくてもstd::cin + vectorでも自動的に大きくなってくれるということですね！

大変分かりやすいです。
push_back()が見えないうちに呼び出されているんですね！

リンクに載っているarrayも動的なんですか？？
私の持っている本には「要素が固定されている」と載っているんですが・・・

[strike1217]

vector<char> str;
cin >> str;

これ自分の環境だとエラーになるのですが・・・できないんでしょうか？？

[episteme]

できません。 string と vector<char>は別物です。

[Chironian]

いえ、std::istream::operator>>(std::vector<T>&)は未定義ですから、コンパイル・エラーになります。

arrayは静的です。C言語配列は勝手にポインタに成り下がりますが、それがどうしても嫌な場合に便利です。単なる代入文で中身をコピーしたい時とか。

[strike1217]

vectorにもpush_backがあるからてっきりcinでできるのかと思ってしました。
未定義なんですね！

[strike1217]

「std::istream::operator>>()という関数がstd::stringのpush_backなどを呼び出しています。」
ああ！「std::stringの」って書いてありましたね。

[strike1217]

なるほど！vectorとは連携してないんですね！

[Chironian]

その通りです。vectorをサポートしているoperator>>()がないからダメなのです。
例えば、自分で下記関数の中身を適切に記述すれば、std::vector<char> vec; std::cin >> vec;できるようになります。
std::istream& operator>>(std::istream&, std::vector<char>&);

パッと見て不思議な印象を受けると思います。この辺はC++魔法の走りですね。

[strike1217]

C++面白いけど、難しいですね。
vector<char>str;

char *buf = &str[0];
printf("%s\n", buf);

これも場所によってはエラーを吐き出してできませんが、ポインタの宣言場所を変えると問題なく動作しています。
・・・はぁぁ、難しい・・・

[episteme]

それ、そもそも未定義動作。
vector<char> str; の時点で文字列領域が確保されていない(長さ0)ので &str[0] は意味のあるアドレスを返さない。

[strike1217]

ああ！なるほど！だからvectorの直前にポインタへ代入させるとダメなんですね！

[episteme]

たぶん違うと思う。未定義動作であるかぎり、どんな挙動であってもそれに合理的な理由付けはなされないし、してはいけない。

[strike1217]

わかりました。

[Chironian]

vector<char>str;って、確保しているメモリへのポインタ(仮にptr)と確保しているメモリ・サイズ(仮にsz)の２つのメンバを持つ構造体のようなものです。（厳密にはちょっと違いますが。）
strを確保しただけの場合、そのptrはnullptrになっている処理系が多いと思います。
そして、push_backすると、ptr = (char*)reallock(ptr, sz+1);でメモリが確保されて先頭に指定した値が設定されるとイメージすると良いです。（やはり実際にはそこそこ異なりますが、char型等の基本型なら事実上同義です。）
そして、str[0]はptr[0]と同じものを返却しますので、&ptr[0]は確保されている領域先頭へのポインタになります。ptrがnullptrの場合、&ptr[0]は未定義ですが、恐らく nullptr を返却する処理系が多いでしょう。
この場合、printf("%s\n", nullptr);をやっていることになるので落ちます。

[strike1217]

なるほど！わかりやすいです。

Answer 2

vectorの使い方間違っていますかね？？

おもいっきり間違っています。

insertやpush_back,resizeでないと大きくなってくれないんですかね？？

YES.

これのどこが動的なのでしょうか？？

insert, push_back 等々で好きなだけ/自動的に大きくなってくれますから。

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>

int main() {
using namespace std;

    vector<int> gtr;

    string buf;
    cin >> buf;

    gtr.assign(buf.begin(), buf.end());

    for(int i = 0; i < gtr.size(); i++) {
        cout << static_cast<char>(gtr[i]) << " : " << gtr[i] << endl;
    }
}

/* 実行結果
abcdefg     ← input
a : 97
b : 98
c : 99
d : 100
e : 101
f : 102
g : 103
*/

Comments

[strike1217]

なるほど！！いちいち関数を呼び出さないと大きくなってくれないんですね！
ふむーー！

[episteme]

なにもせんのに大きくなったら困るやないの。

// mapによる「勝手に大きくなる(ように見える)配列」
#include <iostream>
#include <string>
#include <map>

int main() {
using namespace std;

map<int,int> gtr;

string buf;
cin >> buf;

for ( int i = 0; i < buf.size(); ++i ) {
gtr[i] = buf[i];
}

for(int i = 0; i < gtr.size(); i++) {
cout << static_cast<char>(gtr[i]) << " : " << gtr[i] << endl;
}
}

[strike1217]

fmfm! なるほど！
作ってみますわ！

[episteme]

(たぶんわかってない...)

[strike1217]

ええ！
結構難しいですね