C++実践編（カウンタークラスを作成する）

こんにちは、ぷないしんです。

昨日の関数の渡し方の詳しい話はまた今度にして今日は、C++のクラスを作成していきたいと思います。

今回作成するのはズバリ

【カウンタークラス】

内容としては

・0~9の1桁の整数値を数え上げる

・初期化、生成すると同時にカウンタを0にする。

・カウントアップ（値をインクリ）

・カウントダウン（値をデクリ）

・カウンタの値を調べる

今回のクラスは小規模なのですべてのメンバ関数をインライン関数にし、ヘッダだけで実現してみます。

ということでさっそくコードを記述します。

【counter.h】

//カウンタクラス

#ifndef ___Class_Counter
#define ___Class_Counter

#include <limits>

class Counter{
    unsigned cnt;   //ｶｳﾝﾀ

public:
    //ｺﾝｽﾄﾗｸﾀ ｶｳﾝﾀを0に
    Counter() : cnt(0){}

    //ｶｳﾝﾄｱｯﾌﾟ (ｶｳﾝﾀの上限はunsigned型の最大値になる)
    void increment(){
         if (cnt < std::numeric_limits<unsigned>::max()) cnt++;
    }
    
    //ｶｳﾝﾄﾀﾞｳﾝ(ｶｳﾝﾀの加減は0)
    void decrement(){
        if (cnt > 0) cnt--;
    }

    //ｶｳﾝﾀの返却(cntのｹﾞｯﾀｰ)
    unsigned value(){
        return cnt;
    }
};

#endif

ｶｳﾝﾀを格納しているのが非公開のﾃﾞｰﾀﾒﾝﾊﾞcnt

型はunsigned

すなわち、ｶｳﾝﾀとして表現できる数値はunsigned型で使える範囲と同じです。

ということは加減が0で上限がnumeric_limits<unsigned>::max()になります。

numeric_limits<unsigned>::max()

について

まずunsigned型についてのおさらいですが、unsigned型とは

2バイトまた4バイトの符号なし整数の値を記憶できる型です。

次にnumeric_limitsですがこれはまず最初に<limits>ヘッダーをインクルードした時に使える標準ライブラリで::maxを使用すればその直前に指定した型の最大値を取得できます。

なので今回はunsigned型の最大値を取得するクラスととりあえず理解しておきます。

次に各メンバ関数の解説をしておくと

・ｺﾝｽﾄﾗｸﾀ　ｶｳﾝﾀの値を0にしています。

・increment関数　if文でｶｳﾝﾀの値が最大値より小さい時、ｶｳﾝﾀの値をｲﾝｸﾘﾒﾝﾄします。

・decrement関数　if文でｶｳﾝﾀの値が0より大きい時、ｶｳﾝﾀの値をﾃﾞｸﾘﾒﾝﾄします。

・value関数　　　ｶｳﾝﾀの値を返却しています。

それではCounterｸﾗｽを実際に利用してみましょう。

#include <iostream>
#include "Counter.h"

using namespace std;

int main()
{
    int no;
    Counter x;

    cout << "Current counter value:" << x.value() << "\n";

    cout << "Count up count:";
    cin >> no;

    for (int i = 0; i < no; i++){
        x.increment();              //Count up
        cout << x.value() << "\n";
    }

    cout << "Count down count:";
    cin >> no;

    for (int i = 0; i < no; i++){
        x.decrement();
        cout << x.value() << "\n";
    }
}

f:id:punainen:20210317154520p:plain — 実行結果（赤枠はキーボードより入力）

まず最初に、CounterのｵﾌﾞｼﾞｪｸﾄとしてXを生成、ｶｳﾝﾀの値を表示します。

ｵﾌﾞｼﾞｪｸﾄ生成時にｶｳﾝﾀが0になっています。

生成後は、ｷｰﾎﾞｰﾄﾞからint形の変数noに入れた回数だけ、ﾒﾝﾊﾞ関数incrementによるｶｳﾝﾄｱｯﾌﾟを行いながら値を表示します。

それが終わると、もう一度ｷｰﾎﾞｰﾄﾞからint形変数noに入れた数値の回数だけｶｳﾝﾄﾀﾞｳﾝと値の表示を行います。

もちろんこのまま利用することも出来るのですが、改良点がいくつかあります。

ﾕｰｻﾞｰ定義型であるｸﾗｽCounterを使う時は、値を調べる、ｶｳﾝﾄｱｯﾌﾟ/ﾀﾞｳﾝ（ｲﾝｸﾘ/ﾃﾞｸﾘ）を行うためにvalue関数、increment関数、decrement関数を呼び出す必要があります。

int形やlong形の組み込み型と比較すると

・ﾀｲﾌﾟ数が増える→ﾀｲﾌﾟﾐｽしやすくなる

・ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑが冗長になる→読みにくくなる

といったﾃﾞﾒﾘｯﾄがあります。

ｸﾗｽ型ｵﾌﾞｼﾞｪｸﾄに対してｲﾝｸﾘやﾃﾞｸﾘを行う演算子を使えれば、int形やlong形と同じ感じで利用できるはず！

という事で改良していきましょう！

NewCounter.h

//カウンタクラス

#ifndef ___Class_Counter
#define ___Class_Counter

#include <limits>

class Counter{
    unsigned cnt;   //ｶｳﾝﾀ

public:
    //ｺﾝｽﾄﾗｸﾀ ｶｳﾝﾀを0に
    Counter() : cnt(0){}

    //unsigned型へ変換する
    operator unsigned() const {
        return cnt;
        }

    //論理否定演算子!
    bool operator!() const {
         return cnt == 0;
         }

    //前置増分演算子++
    Counter& operator++(){
         if (cnt < std::numeric_limits<unsigned>::max()) cnt++;
         return *this;
    }

    //後置増分演算子++
    Counter operator++(int){
        Counter x = *this;
        ++(*this);
        return x;
    }

    //前置減分演算子--
    Counter& operator--(){
        if (cnt > 0) cnt--;
        return *this;
    }

    //後置減分演算子--
    Counter operator--(int){
        Counter x = *this;
        --(*this);
        return x;
    }
};

#endif

前置きの演算子と後置きの演算子を二つ用意しました。

では早速利用してみましょう。

countertest.cpp

#include <iostream>
#include "NewCounter.h"

using namespace std;

int main()
{
    int no;
    Counter x;
    Counter y;

    cout << "Count up count:";
    cin >> no;

    for (int i = 0; i < no; i++)
        cout << x++ << " " << ++y << "\n";
    

    cout << "Count down count:";
    cin >> no;

    for (int i = 0; i < no; i++)
        cout << x-- << " " << --y << "\n";
    
    if(!x)
        cout << "x is 0\n";
    else
        cout << "x is not 0\n";
}