C++でクラスのメンバ変数に、クラスの配列を取る方法

Question

久々にC++でクラスを作ろうと思ったらすっかり忘れてしまいました。
次のようなクラスを作りたいのですが、どうように作ればいいのか思い出せません。

子供クラス:Child,親クラス:Parentを定義します。
親クラス:Parentのメンバ変数として、複数のChildインスタンスを取りたいです。
ただし、Parentのインスタンスを生成した段階では、Childのインスタンスを何個取るか決めていません。

Parentのインスタンスを生成したのち、適当なメンバ関数に子供クラスの数N_childrenを引数として、N_children個のChildクラスを親クラスに持たせます。

適当な処理をしたのち、親クラスが持っていた子供クラスのインスタンスのメモリを解放します。

(または、親クラスのインスタンスを解放をすれば、親クラスが持っていた子供インスタンスのメモリも含めて全て解放されるのでしょうか。)

以下はなんとなくのものです。上の質問の補足です。
ざっくりと親クラスに、Childクラスのポインタを持たせておいて、
new でN_children個のChildクラスの動的配列を取るような以下のメンバ関数を作ればいいんですかね。

generate Children(int N_children){
children = new Child[N_children]
}

となると、childerenの解放をどうやるのかがわかりません。
普通に、

delete[] children

とすするメンバ関数を作ればいいんですかね。
また、これもできるし、別にこういうことをしなくても、parentのインスタンスを解放すればそれでいいんですかね。

グダグダですいません。とりあえず、こういうクラスをどうやって作るべきか、簡単に教えていただけませんでしょうか。

Answer 1

ざっくりと親クラスに、Childクラスのポインタを持たせておいて、

new でN_children個のChildクラスの動的配列を取るような以下のメンバ関数を作ればいいんですかね。

子要素管理もvectorあたりに任せたほうがいいのではないかと思います。

Comments

[the_hoots_under]

記述式が思い出せませんが、
子クラスChildのポインタを引数とするvectorを、親クラスParentにメンバ変数として定義して、
親クラスのインスタンスを生成したのち、vectorをN回push_backする。
その後、全てのvector要素にnew でchildクラスのインスタンスを生成する
みたいなことをすればいいんですかね。

[the_hoots_under]

いや、ちょっとよくわからないですね。
最初のpush_backにはnullを入れるんですか？。

Answer 2

質問中の説明から読み取れる状況から判断すると Parent のデストラクタに delete[] children; を書くだけだけだと思うのですが、更に言えばスマートポインタを使うのがより良いでしょう。

コードで書くとこうなります。

#include <memory>
#include <cstdlib>

class Child {
};

class Parent {
private:
  std::unique_ptr<Child> children;
public:
  Parent(void) = default;
  void allocation(std::size_t N_children);
  void process(void);
};

void Parent::allocation(std::size_t N_children) {
  children.reset(new Child[N_children]);
}

void Parent::process(void) {
  // 何かの処理
}

int main(void) {
  Parent par;
  par.allocation(10); // 適当な量のメモリを割り当て
  par.process();      // Parent に何かの処理をさせる
  // スコープの終わりで par が解体される処理の中で
  // children (スマートポインタ) も解体されてメモリが解放される
}

Comments

[the_hoots_under]

コードありがとうございます。非常に勉強になります。
こういう書き方があるのですね。スマートポインタを初めて知りました。
質問とは関係のない内容になってしまうのですが
unique_ptrも初めて知ったのですが、これは確保したメモリのアクセス権がこのポインタにしかないと書いてありました。てっきり、通常のポインタもそのポインタにしかアクセス権がないと思ってしまっていたのですが、
通常のポインタの場合
int *ptr1,*ptr2;
ptr1 = new int;
として、ヒープ領域にメモリを確保した後
ptr2 = ptr1;
として、一つのヒープ領域のメモリに対し、複数のポインタ参照ができるのでしたか？

[the_hoots_under]

どうして
#include <cstdlib>
があるのでしょうか。

[SaitoAtsushi]

はい。 生のポインタはあくまでもオブジェクトを指すものであり、唯一の所有者という考え方はありません。

#include <cstdlib> を書いてあるのは、 std::size_t がそこで宣言されているのを使いたかったからです。 cstdio や cstddef でも (同じ内容で) 宣言されていることになっているのでどれでも良いです。
そういうった基本的なヘッダファイルは間接的に include されてしまっていることもあるのですが、 #include <memory> で std::size_t が導入されることが保証されるのかどうか私は仕様から読み取れませんでしたので、念のために include しています。

[the_hoots_under]

std::unique_ptr<Child> children;の部分って
std::unique_ptr<Child[]> children;
ですか？

[the_hoots_under]

これって普通に
children[i]->variable;
みたいにメンバ変数にアクセスできんるですか？

[SaitoAtsushi]

そうですね。 この場合は Child[] とすべきでした。 間違いです。
std::unique_ptr クラスは演算子オーバーロードが上手く定義されていて、基本的にはポインタのように使えます。 もちろんデータメンバへのアクセスも。

[the_hoots_under]

正直作成過程でコンパイルができないのですが、
回答者様の通りに、定義すると
VScodeのチェック機能だと、エラー判定となってしまいます。

仕方がないので、
Child ** children;
というメンバ変数を親クラスにとって
children = new Child*[N];
for (){
children[ i ] = new Child;
}
としました。

普通に、親クラスに複数の子供クラスを持たせようと思ったらこれでいいんですかね。
後、結局親クラスのインスタンスがスコープを抜けて消えるときに、自動的に子クラスのインスタンスも全て
deleteしなくてもメモリを解放しますよね。。

すいません。ちょっと久々で。。

[SaitoAtsushi]

いいえ。 delete は必要です。 new で確保されたメモリはどこかで delete する必要があります。
スマートポインタに入れた場合にはスマートポインタ (std::unique_ptr など) のデストラクタの中で delete しているからスマートポインタの解体と同時に指している先も解放されてるのであって、生のポインタはどこかにあるオブジェクトを指すだけです。 生のポインタは指している先のオブジェクトを自動で管理したりはしません。

[SaitoAtsushi]

エラーとはどのようなエラーですか。 どこに対してどのようなエラーだと示されていますか？

[the_hoots_under]

返答が遅れました。
回答者様のコードをいじったら、普通にエラーも出ずに走りました。

私が自分のプログラムのために回答者様のコードを参考に、作成したものはすでに消してしまったので
何を間違えたのかわかりませんが、私の方のミスでした。

お騒がせしまして申し訳ございませんでした。

ただし、クラスポインタの配列要素からそのクラスインスタンスのメンバ変数へのアクセス方法が
例えば
children[2] -> menber_variable;
ではなく、
children[2].menber_variable;
でした。
ここが少し引っかかりました。

[SaitoAtsushi]

ポインタなのは　childlen であって childlen[i] の型は Child だからですね。

[the_hoots_under]

なるほど。
少し勘違いをしておりました。

配列自体をポインタで取ると言うことではなくて、
クラスポインタを要素とする配列を取る
と言うことを考えておりました。

これがやりたかった理由は
親クラス内部にもつ配列自体を小規模にしたかったためです。

何はともあれ問題が解決したのでよかったです。