研究室のゼミの資料。研究に役立つC++入門。 三回目はクラス。

1. C++ For Researchers
研究生のためのC++
企画・立案 難波知宏

2. クラス
第三回
2

3. クラスを作ろう
第一節
3

4. 数学の三次元ベクトルを作ってみよう
Exercise 3-1
4

5. 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
数学の三次元ベクトルを作ってみよう
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

6. 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);
}
数学の三次元ベクトルを作ってみよう
Exercise 3-1
⓪ どんなことがしたいか考えよう
6

7. exercise 3-01/Vector3.h
class Vector3 {};
数学の三次元ベクトルを作ってみよう
Exercise 3-1
① クラスを定義しよう
class C {};
でクラスを定義.
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8. exercise 3-01/Vector3.h
class Vector3
{
public:
private:
};
数学の三次元ベクトルを作ってみよう
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)
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9. exercise 3-01/Vector3.h
class Vector3
{
public:
float x, y, z;
};
数学の三次元ベクトルを作ってみよう
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.
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10. exercise 3-01/Vector3.h
#include <cmath>
class Vector3
{
public:
float magnitude()
{
return sqrt(x * x + y * y + z * z);
}
float x, y, z;
};
数学の三次元ベクトルを作ってみよう
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.
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11. exercise 3-01/Vector3.h
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;
};
数学の三次元ベクトルを作ってみよう
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.
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12. #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 3-01/Vector3.h
数学の三次元ベクトルを作ってみよう
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.
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13. #include <cmath>
class Vector3
{
…
~Vector3()
{
}
…
};
exercise 3-01/Vector3.h
数学の三次元ベクトルを作ってみよう
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.
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14. exercise 3-01/Vector3.h
#include <cmath>
class Vector3
{
…
Vector3 operator -()
{
return Vector3(-x, -y, -z);
}
…
};
数学の三次元ベクトルを作ってみよう
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.
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15. exercise 3-01/Vector3.h
#include <cmath>
class Vector3
{
…
};
Vector3 operator +(Vector3 a, Vector3 b)
{
return Vector3(a.x + b.x, a.y + b.y, a.z + b.z);
}
数学の三次元ベクトルを作ってみよう
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.
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16. exercise 3-01/Vector3.h
#include <cmath>
namespace math
{
class Vector3
{
…
};
Vector3 operator +(Vector3 a, Vector3 b) { … }
}
数学の三次元ベクトルを作ってみよう
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.
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17. クラスを使おう
第二節
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18. 標準で提供されている便利なクラスを知ろう
Exercise 3-2
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19. 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;
}
標準で提供されている便利なクラスを知ろう
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

20. exercise 3-02-2
省略
標準で提供されている便利なクラスを知ろう
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

21. 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);
}
標準で提供されている便利なクラスを知ろう
exercise 3-02
文字列
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文字列はstd::stringで楽に
使おう

22. 用語集
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23. 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。
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24. 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。
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