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「C++の基礎 - スマートポインタ(unique ptr)」の版間の差分

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・deleter（後述）を指定することができる。<br>
・deleter（後述）を指定することができる。<br>
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  <source lang="c++">
  <syntaxhighlight lang="c++">
  #include<iostream>
  #include<iostream>
  #include<memory>    // スマートポインタを使用する時に指定する
  #include<memory>    // スマートポインタを使用する時に指定する
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   return 0;
   return 0;
  }
  }
  </source>
  </syntaxhighlight>
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66行目: 66行目:
尚、使用の際には#include <memory>を指定する必要がある。<br>
尚、使用の際には#include <memory>を指定する必要がある。<br>
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  <source lang="c++">
  <syntaxhighlight lang="c++">
  // まず、unique_ptr<T>にメモリの所有権を委ねるには、コンストラクタで指定するかreset(pointer)を使う。
  // まず、unique_ptr<T>にメモリの所有権を委ねるには、コンストラクタで指定するかreset(pointer)を使う。
  // C++14以降では、make_unique<T>関数を使って作成することができる。
  // C++14以降では、make_unique<T>関数を使って作成することができる。
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  // C++14以降であれば、make_unique関数を使うこともできる
  // C++14以降であれば、make_unique関数を使うこともできる
  std::unique_ptr<int> ptr3=std::make_unique<int>(10);
  std::unique_ptr<int> ptr3=std::make_unique<int>(10);
  </source>
  </syntaxhighlight>
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  <source lang="c++">
  <syntaxhighlight lang="c++">
  // unique_ptr<T>は、コピーは禁止されているが、move関数は使用することができる。
  // unique_ptr<T>は、コピーは禁止されているが、move関数は使用することができる。
  std::unique_ptr<int> ptr(new int(10));
  std::unique_ptr<int> ptr(new int(10));
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  std::unique_ptr<int> ptr4;
  std::unique_ptr<int> ptr4;
  ptr4 = std::move(ptr3);                  // ptr4の所有権がptr5に移動する
  ptr4 = std::move(ptr3);                  // ptr4の所有権がptr5に移動する
  </source>
  </syntaxhighlight>
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  <source lang="c++">
  <syntaxhighlight lang="c++">
  // メモリの解放は、ディストラクタや reset(pointer)を使う。
  // メモリの解放は、ディストラクタや reset(pointer)を使う。
   
   
104行目: 104行目:
  std::unique_ptr<int> ptr(new int(10));
  std::unique_ptr<int> ptr(new int(10));
  ptr.reset();
  ptr.reset();
  </source>
  </syntaxhighlight>
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  <source lang="c++">
  <syntaxhighlight lang="c++">
  // 生のポインタが欲しい時は、get()かrelease()を使う
  // 生のポインタが欲しい時は、get()かrelease()を使う
   
   
116行目: 116行目:
  pint = ptr.release();
  pint = ptr.release();
  delete pint;
  delete pint;
  </source>
  </syntaxhighlight>
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  <source lang="c++">
  <syntaxhighlight lang="c++">
  // unique_ptr<T[]>のように指定すれば、配列を扱うこともできる
  // unique_ptr<T[]>のように指定すれば、配列を扱うこともできる
  // 配列型の場合、operator[](size_t)を使用することができる
  // 配列型の場合、operator[](size_t)を使用することができる
// int型配列の要素数10を宣言
  std::unique_ptr<int[]> ptrArray(new int[10]);
  std::unique_ptr<int[]> ptrArray(new int[10]);
// または
std::unique_ptr<int[]> ptrArray = std::make_unique<int[]>(10);
   
   
  for(int i = 0; i < 10; i++)
  for(int i = 0; i < 10; i++)
127行目: 130行目:
     ptrArray[i] = i;
     ptrArray[i] = i;
  }
  }
  </source>
  </syntaxhighlight>
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  <source lang="c++">
  <syntaxhighlight lang="c++">
  // ポインタの保持するメモリにアクセスするには、通常のポインタ同様に、operator*()やoperator->()が使用できる
  // ポインタの保持するメモリにアクセスするには、通常のポインタ同様に、operator*()やoperator->()が使用できる
  std::unique_ptr<std::string> pStr(new std::string("test"));
  std::unique_ptr<std::string> pStr(new std::string("test"));
138行目: 141行目:
  // operator->()で、string型のsize関数を呼び出せる
  // operator->()で、string型のsize関数を呼び出せる
  unsigned int StrSize = pStr->size();   
  unsigned int StrSize = pStr->size();   
  </source>
  </syntaxhighlight>
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== スマートポインタの使いどころ ==
==== 関数の引数 ====
関数を通して所有権を渡す時は、<code>std::unique_ptr</code>または<code>std::shared_ptr</code>を使用する。<br>
<code>std::unique_ptr</code>は完全に所有権を譲渡、<code>std::shared_ptr</code>は共有する。<br>
それ以外は、生ポインタ(または参照)を使用する。<br>
<br>
==== 関数の戻り値 ====
ファクトリ関数(オブジェクトを生成する関数)の戻り値は、原則、<code>std::unique_ptr</code>を使用する。<br>
<br>
<code>std::shared_ptr</code>で扱いたい場合、受け取った<code>std::unique_ptr</code>を<code>std::shared_ptr</code>に代入するとよい。<br>
(<code>std::shared_ptr</code>のコンストラクタにおいて、<code>std::unique_ptr&&</code>を取るものが存在する)<br>
<syntaxhighlight lang="c++">
// factory methodで作成したオブジェクト
std::unique_ptr<Foo> CreateFoo();
// std::unique_ptrをstd::shared_ptrに代入する
std::shared_ptr<foo> sp = CreateFoo();
</syntaxhighlight>
<br>
オブジェクト内のメンバへのポインタを返す場合等は、生ポインタまたは参照でよい。<br>
変更が不要な場合、constキーワードを付加すること。<br>
また、オブジェクトの生存期間には注意が必要である。<br>
<syntaxhighlight lang="c++">
class Foo
{
    private:
      Bar bar;
    public:
      const Bar& GetBar() const { return bar; }
};
</syntaxhighlight>
<br>
==== クラスのメンバ変数 ====
所有権を持っている場合、<code>std::unique_ptr</code>または<code>std::shared_ptr</code>を使用する。<br>
所有権を持っていない場合、生ポインタまたは参照を使用する。<br>
この時、参照しているオブジェクトの生存期間に注意が必要である。<br>
<br>
生存期間の制御が難しい場合、<code>std::weak_ptr</code>を使用することもある。<br>
<br>
<code>std::shared_ptr</code>と<code>std::weak_ptr</code>は必要な場合のみ使用する。<br>
<code>std::shared_ptr</code>を使用することで、オブジェクトの生存期間の制御が難しくなる。<br>
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同様に、<code>std::weak_ptr</code>も無闇に使用しない。<br>
複数の場所で使用されるオブジェクトの生存期間を制御することが難しい場合や、循環参照の解決には便利である。<br>
また、<u>所有権を持たないオブジェクトへの参照は全て<code>std::weak_ptr</code>にする</u>、といったことは行わないこと。<br>
<br>
==== スマートポインタのコスト ====
<code>std::unique_ptr</code>は、オーバーヘッドはほぼ無い。<br>
メモリ使用量、コードサイズ、実行速度の全てにおいて、生ポインタを<code>new</code>および<code>delete</code>する場合に負けることはない。<br>
<br>
<code>std::shared_ptr</code>および<code>std::weak_ptr</code>は、オーバーヘッドがある。<br>
コントロールブロックと呼ばれる別のメモリ領域がヒープから取られることで、格納するオブジェクトと合わせて2回のメモリ確保が行われる。<br>
また、コピー時には、リファレンスカウントの操作が行われる。<br>
これは、オブジェクトの生成・破棄に比べれば遥かに軽い操作であるが、スレッドセーフにするために排他されていたりもするので0ではない。<br>
<br><br>
== std::vectorクラスとの比較 ==
<code>std::vector</code>クラスと<code>std::unique_ptr</code>クラスにおいて、両方のアプローチにはそれぞれ利点がある。<br>
<br>
* std::vectorを使用する方法
*: サイズの動的な変更が容易である。
*: STLアルゴリズムとの互換性が高い。
*: メモリ割り当てと解放が自動的に行われる。
*: <br>
* std::unique_ptrを使用する方法
*: 生の配列に近い性能を維持しつつ、安全なメモリ管理が可能である。
*: サイズが固定の場合に適している。
<br>
どちらの方法も、以前の実装と比べてメモリリークのリスクが低く、より現代的なC++のスタイルに則っている。<br>
プロジェクトの要件や好みに応じて、適切な方法を選択すること。<br>
<br>
<code>std::vector</code>クラスを使用する方法は、より柔軟性が高く、一般的に推奨される。<br>
一方で、<code>std::unique_ptr</code>クラスを使用する方法は、パフォーマンスが重要で、配列サイズが固定の場合に適している。<br>
<br>
==== 例 : Linuxのグループの取得 ====
<syntaxhighlight lang="c++">
#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
#include <cstring>
#include <sstream>
#include <memory>
#include <grp.h>
#include <pwd.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <errno.h>
std::vector<std::string> getUserGroups(std::string& errorMessage)
{
    std::vector<std::string> groups;
    errorMessage.clear();
    uid_t uid = getuid();
    struct passwd *pw = getpwuid(uid);
    if (!pw) {
      std::stringstream ss;
      ss << "Failed to get user info: " << strerror(errno);
      errorMessage = ss.str();
      return groups;
    }
    int ngroups = 0;
    if (getgrouplist(pw->pw_name, pw->pw_gid, nullptr, &ngroups) == -1) {
      errorMessage = "Failed to get group list size";
      return groups;
    }
    if (ngroups > 0) {
      auto gids = std::make_unique<gid_t[]>(ngroups);
      if (getgrouplist(pw->pw_name, pw->pw_gid, gids.get(), &ngroups) == -1) {
          errorMessage = "Failed to get group list";
          return groups;
      }
      for (int i = 0; i < ngroups; i++) {
          errno = 0;
          struct group *gr = getgrgid(gids[i]);
          if (gr) {
            groups.push_back(gr->gr_name);
          }
          else {
            std::cerr << "Failed to get group name for gid " << gids[i] << ": " << strerror(errno) << std::endl;
          }
      }
    }
    else {
      errorMessage = "User is not a member of any groups";
    }
    return groups;
}
</syntaxhighlight>
<br><br>


__FORCETOC__
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[[カテゴリ:C++]]
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