Slide 1
Slide 1 text
C++でコンテナを再実装する課題
をざっくり理解する
nfukada (nafuka11)
Slide 2
Slide 2 text
● 課題概要
● 各コンテナの概要
○ vector
○ map
○ stack
○ set
● 参考文献
目次
Slide 3
Slide 3 text
課題概要
● どんな課題？
● コンテナとは
● どうやって実装する？
● 実装するコンテナ
Slide 4
Slide 4 text
C++で コンテナ を再実装する課題
→ コンテナとは？
課題概要：どんな課題？
Slide 5
Slide 5 text
C++では以下の機能を使ってデータの扱いを共通化している
● データの格納方法：コンテナ
● 要素へのアクセス：イテレータ
● データの操作：アルゴリズム
今回の課題では、データを格納する コンテナ と、
コンテナの要素にアクセスする イテレータ を実装する
課題概要：コンテナとは
Slide 6
Slide 6 text
コンテナ
vector, map, stack, set
イテレータ
++iter, --iter, *iter
アルゴリズム
sort, swap, min, max
1 2 3 4 5 2 B
1 A 3 C
1 2 3 4 5
++ *
--
3 5 1 4 2
1 2 3 4 5
1 2 3
Slide 7
Slide 7 text
C++の クラス と テンプレート 使って実装する
課題概要：どうやって実装する？
Slide 8
Slide 8 text
● C言語の構造体をもっと便利にしたもの
● データとそのデータを操作する関数をまとめられる
○ データ：メンバ変数
● クラスの変数（オブジェクト）を
作った時、破棄した時の処理を関数に定義できる
○ コンストラクタ、デストラクタ
○ initialize_struct()みたいな関数をいちいち呼び出さなくてよい
課題概要：どうやって実装する？：クラス
Slide 9
Slide 9 text
● コードの雛形（テンプレート）を作れる
● 型を指定したら、その型のコードをコンパイル時に作ってくれる
○ void *を使わなくていい
課題概要：どうやって実装する？：テンプレート
Slide 10
Slide 10 text
● vector
● map
● stack
● set（ボーナス）
課題概要：実装するコンテナ
Slide 11
Slide 11 text
vector
● データ構造
● メンバ変数
● 関数
Slide 12
Slide 12 text
固定長配列にデータを追加・削除する
データ数が配列長を超えるなら、配列を再確保する
vector：データ構造
1 2 3 4 5
1 2 3 4 5
未初期化領域
Slide 13
Slide 13 text
vector：メンバ変数
1 2 3 4 5
first last capacity_last
alloc（Allocator） C言語における
mallocやfreeをし
てくれる
Slide 14
Slide 14 text
● コンストラクタ/デストラクタ
● 要素のアクセス（先頭/末尾/n番目）
● 要素の再確保
● 要素の追加/削除
● vector同士の比較/入れ替え
などなど…全部で48個、外部で使える関数があります
vector：関数
Slide 15
Slide 15 text
map
● データ構造
● メンバ変数
● 関数
Slide 16
Slide 16 text
木のような構造です。詳細は 赤黒木を理解する のスライドを参照ください
map：データ構造
3 “Three”
1 “One” 10 “Ten”
2 “Two”
0 “Zero”
キー 値
Slide 17
Slide 17 text
tree（クラス）
map：メンバ変数
3 “Three”
1 “One” 10 “Ten”
2 “Two”
0 “Zero”
key_comp
value_comp
nil
NULL相当
の要素
begin
end
compare
size
Slide 18
Slide 18 text
● コンストラクタ/デストラクタ
● 要素のアクセス（先頭/末尾/キー）
○ 例：map[1]で ”One” を取得
● 要素の追加/削除
● 要素の検索
● map同士の比較/入れ替え
などなど…全部で44個ぐらい関数があります
map：関数
Slide 19
Slide 19 text
stack
● データ構造
● メンバ変数
● 関数
Slide 20
Slide 20 text
他のコンテナをラップして
stackのような操作を実現する
stack：データ構造
1 2 3 4
5
Slide 21
Slide 21 text
stack：メンバ変数
1 2 3 4
c
Slide 22
Slide 22 text
● コンストラクタ
● 要素、要素数の取得
● 要素の追加/削除
● stack同士の比較
13個関数があります
stack：関数
Slide 23
Slide 23 text
set
● データ構造
● メンバ変数
● 関数
Slide 24
Slide 24 text
mapのキーがない版です
set：データ構造
3
1 10
0 2
Slide 25
Slide 25 text
tree
set：メンバ変数
3
1 10
0 2
compare
ダミー
begin
end
nil
NULL相当
の要素
compare
size
Slide 26
Slide 26 text
mapとほぼ同じ
キーから値を取ってくる系の関数がなくなってます
関数は39個ぐらいです
set：関数
Slide 27
Slide 27 text
参考文献
● 参考URL
● 参考書籍
Slide 28
Slide 28 text
● 江添亮の入門C++
○ vectorの実装が参考になります
● hacking C++
○ 各コンテナを図で説明していて分かりやすいです
● cplusplus.com と cppreference.com
○ cppreference.comだとC++98扱いになってる関数があり注意（map::atなど）
● Clangのソース と GCCのソース
● C++98でMapを再実装する - Nafuka Lines
○ 自分の記事です
参考URL
Slide 29
Slide 29 text
● 『ストラウストラップのプログラミング入門』
○ コンテナ、イテレータ、アルゴリズムの説明が分かりやすいです
● 『プログラミング言語C++ 第4版』
○ enable_ifの実装が参考になります
● 『アルゴリズムイントロダクション 第3版 第1巻』
○ 赤黒木の実装で参考にしました
参考書籍
Slide 30
Slide 30 text
● 課題概要
● 各コンテナの概要
○ vector
○ map
○ stack
○ set
● 参考文献
目次
Slide 31
Slide 31 text
おしまい
疑問点などありましたら
Discordのチャンネル or DMでお願いします