研究生のためのC++ no.3

C++ For Researchers 研究生のためのC++

企画・立案難波知宏

クラス

第三回

2

クラスを作ろう

第一節

3

数学の三次元ベクトルを作ってみよう

Exercise 3-1

4

皆さんの意見

• 例）ベクトルの加算

• 逆行列の計算

• ベクトルの内積・外積


Exercise 3-1

⓪ どんなことがしたいか考えよう

（ベクトルに関する処理にはどんなものがあるだろうか？）

5

どんな機能が必要か？

• ベクトル+ベクトル

• -ベクトル

• ベクトルの大きさ

• ベクトルの内積

…

ベクトルクラスを使う側 (exercise 3-1/main.cpp)

#include "Vector3.h"

int main() {

// ベクトルを初期化する.

Vector3 a(0.1f, 0.2f, 0.3f);

Vector3 b(0.9f, 0.8f, 0.7f);

// ベクトルの加算をする.

Vector3 c = a + b;

// ベクトルの符号を反転する.

Vector3 d = -c;

// 大きさを計算する.

float m = c.magnitude();

// 内積を計算する.

float i = Vector3::dot(a, b);

}


Exercise 3-1

⓪ どんなことがしたいか考えよう

6

exercise 3-01/Vector3.h

class Vector3 {};


Exercise 3-1

① クラスを定義しよう

class C {}; でクラスを定義.

7


class Vector3

{

public:

private:

};


Exercise 3-1

② public領域とprivate領域を定義しよう

public: でクラス外部から参照できる領域を定義.

private: でクラス内部からのみ参照できる領域を定義. (この演習問題では未使用)

8


class Vector3

{

public:

float x, y, z;

};


Exercise 3-1

③ メンバ変数を定義しよう

class C { int x; }; でメンバ変数を定義.

9


#include <cmath>

class Vector3

{

public:

float magnitude()

{

return sqrt(x * x + y * y + z * z);

}

float x, y, z;

};


Exercise 3-1

④ メンバ関数を定義しよう

class C

{

int func(…) { … }

}; でメンバ関数を定義.

10


class Vector3

{

public:

float magnitude() { … }

static float dot(Vector3 a, Vector3 b)

{

return a.x * b.x + a.y * b.y + a.z * b.z;

}

float x, y, z;

};


Exercise 3-1

⑤ クラス関数を定義しよう

class C { static void func(…) { … }

}; でクラス関数を定義.

11

#include <cmath>

class Vector3

{

public:

Vector3() : x(0), y(0), z(0) {}

Vector3(float x, float y, float z) : x(x), y(y), z(z) {}

…

};



Exercise 3-1

⑥ コンストラクタを定義しよう

class C

{

C(…) { … }

}; でコンストラクタを定義.

class C

{

C() { … }

}; でデフォルトコンストラクタを定義.

12

#include <cmath>

class Vector3

{

…

~Vector3()

{

}

…

};



Exercise 3-1

⑦ デストラクタを定義しよう

class C

{

~C() { … }

}; でデストラクタを定義.

13


#include <cmath>

class Vector3

{

…

Vector3 operator -()

{

return Vector3(-x, -y, -z);

}

…

};


Exercise 3-1

⑧ オリジナルの演算子を定義しよう(1)

class C { void operator ○○ (…) { … } }; で ○○ 演算子の定義.

14


#include <cmath>

class Vector3

{

…

};

Vector3 operator +(Vector3 a, Vector3 b)

{

return Vector3(a.x + b.x, a.y + b.y, a.z + b.z);

}


Exercise 3-1

⑨ オリジナルの演算子を定義しよう(2)

void operator △△(…) { … } で △△ 演算子の定義.

15


#include <cmath>

namespace math

{

class Vector3

{

…

};

Vector3 operator +(Vector3 a, Vector3 b) { … }

}


Exercise 3-2

⑩ 作ったクラスを名前空間内に配置しよう

namespace math { … } で名前空間を定義.

16

クラスを使おう

第二節

17

標準で提供されている便利なクラスを知ろう

Exercise 3-2

18

exercise 3-02-1

#include <iostream>

using namespace std;

int main()

{

cout << "Hello, world!!!" << endl;

int x = 137;

cout << x << endl;

double y = 3.14;

cout << y << endl;

}


exercise 3-02

標準入出力

19

std::cout 標準出力

std::cin 標準入力

std::cerr 標準エラー出力

printfでも同じことが

できる

exercise 3-02-2

省略


exercise 3-02

ファイル入出力

20

std::ofstream ファイル出力

std::ifstream ファイル入力

exercise 3-02-3

#include <string>

#include <iostream>

using std::cout;

using std::endl;

using std::string;

int main()

{

string s = "Hello, world";

// append : 末尾に追加

s.append("!!!");

// [] : 先頭の文字にアクセス

s[0] = 'A';

// length : 長さを取得

size_t len = s.length();

// find : 文字列検索

size_t idx = s.find("or");

// + : 文字列の連結

string s2 = "Tom says '" + s + "'";

// substr : 部分文字列の取得

string s3 = s.substr(7, 5);

}


exercise 3-02

文字列

21

文字列はstd::stringで楽に使おう

用語集

22

用語集 (1)

メンバ関数クラスのインスタンスに対して呼び出す関数。

メンバ変数クラスのインスタンスが持つ変数。

クラス関数クラスに関連付けられる関数。staticをつけて定義する。

クラス変数クラスに関連付けられる変数。staticをつけて定義する。

public領域クラス外部からもアクセスできる領域。

protected領域クラス内部と、そのクラスを継承したクラスの内部からアクセスできる領域。

private領域クラス内部からのみアクセスできる領域。

thisポインタインスタンス自身のアドレス。（メンバ関数内でのみ使用可能）

継承既存のクラスの機能を別のクラスに引き継ぐこと。

コンストラクタインスタンスが作成されるタイミングで呼び出される関数。

デストラクタインスタンスが破棄されるタイミングで自動で呼び出される関数。

引数を受け渡すことはできない。

23

用語集 (2)

デフォルト

コンストラクタ

引数なしのコンストラクタ。

インスタンスクラスから生成された実体。

組み込み型 intとかdoubleなどの最初からある型。

名前空間関数やデータ型を整理整頓するもの。

24

Software

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