javaの拡張for文中で配列の要素に値を代入できない

Question

前提・実現したいこと

javaで拡張for文を用いての配列の各要素への値の代入

発生している問題

実行されるが値が代入されておらず、規定値である0のままとなる。

該当のソースコード

import java.util.Random;
import java.util.Scanner;

class Work6_9 {

    public static void main(String[] args) {
        Random rand = new Random();
        Scanner stdIn = new Scanner(System.in);

        System.out.print("要素数：");
        final int n = stdIn.nextInt();

        int[] a = new int[n];

        for (int i : a)
            i = rand.nextInt(10);
        
        for (int i : a)
            System.out.println(i);
    }
}

これは拡張for文の仕様によるものなのでしょうか。それとも私のコードに間違いがあるのでしょうか。わかる方教えていただけると嬉しいです。

Answer 1

おそらく、C++でのこういうコードを書きたかったのだと思われます。

#include <cstdlib>
#include <cstdio>

int main()
{
	int a[10] = {0};
	for (int &i : a)
		i = rand() % 10;
	for (int i : a)
		printf("%d\n", i);
	return 0;
}

Wandboxでの実行結果
※ 乱数ジェネレーターの初期化等色々な部分を省いているため、乱数は常に同じシードが使われ、実装依存で同じ結果になります。

上のコードで最初のfor文でint &iと余計な&が付いていることに着目してください。もし、これがint iだけなら、質問者さんのJavaのコードと同じで、全て0になります。では、この&はなにかというと、左辺値参照であることを表すものです。この左辺値参照という機能はJavaには存在しません。同じ機能をもっているものは、C#やPHPぐらいで、C#のforeach文でrefキーワードを使うと同じことができます。(この左辺値参照は単に参照と言われる場合がありますが、C++では左辺値参照の他に右辺値参照があるため、厳密には区別しておく必要があります。しかし、昔のC++(C++11より前)やC#やPHPは左辺値参照にあたる機能しか無いため、単に参照と言って場合は、左辺値参照を指します。なお、Javaの参照値とは異なる概念であり、混同してはいけません。)

ざっくりと言いますと、Javaの拡張for文では、配列やリスト等の各要素の値(真偽値や整数値と言ったプリミティブ型の値、または、オブジェクトへの参照値※)がコピーして変数に入れられます。その変数に別の値を代入しても、コピー元は変化しません。だから、変わらないと言うことです。
※Javaの変数や配列のリストの要素はオブジェクトそのものではなく、オブジェクトへの参照値が入る仕組みであると言うことに注意してください。

では、左辺値参照だった場合はどうなるかというと、配列やリスト等の各要素への参照が変数に割り当てられます。もっとわかりやすい言い方で言うとその時だけの別名が付けられるという感じです。そのため、その変数への代入は、変数は別名に過ぎないので、参照先である要素そのものへの代入とみなされます。なので、値が変わります。

Javaを使う限り、「参照」に出会うことはないので、「参照」の話は忘れても大丈夫です。ただ、C++やC#を使う機会があれば、ここら辺の違いをあらかじめ知っておくと、理解はしやすいと思います。

Comments

[dotbot]

なるほど、c++は今後学習予定なので参考にさせていただきます！

Answer 2

public class xxWork6_9 {

  public static void main(String[] args) {
    Random rand = new Random();
    final int n = 3;
    final int[] a = new int[n];

    for (int i : a)
      i = rand.nextInt(10);

    // 拡張for文を、for文で書くとこうなる。
    for (int index = 0; index < a.length; index++) {
      int i = a[index];
      // iに代入しても、配列aには、反映されない。iは、ローカル変数だから。
      i = rand.nextInt(10);
    }

    // 配列aの要素に値を代入したいのであれば、こういう感じ。
    for (int index = 0; index < a.length; index++) {
      a[index] = rand.nextInt(10);
    }

    for (int i : a)
      System.out.println(i);
  }
}

Answer 3

これは拡張for文の仕様によるものなのでしょうか。

はい、int iには単に代入されますので、i =で再代入して書き換えてももとの配列は変化しません。