C++ の Strings における std::basic_string::resize の詳細解説

2024-04-07

C++ の Strings における std::basic_string::resize の詳細解説

この解説では、以下の内容を詳細に説明します:

  • std::basic_string::resize の概要:
    • 機能
    • 引数
    • 戻り値
  • メモリ管理:
    • 文字列の拡張と縮小
    • デフォルト初期化
    • 明示的な初期化
  • 例外処理:
    • std::length_error
    • アロケータ例外
  • パフォーマンスのヒント:
    • resize と append の比較
    • 容量の事前割り当て
  • 関連する関数:
    • std::basic_string::reserve
    • std::basic_string::shrink_to_fit
    • std::basic_string::capacity

std::basic_string::resize の概要:

機能:

  • 文字列の長さを count 文字に変更します。
  • count が現在の文字列長よりも大きい場合、末尾に char_t 型のデフォルト値で初期化された新しい文字を追加します。
  • count が現在の文字列長よりも小さい場合、文字列は最初の count 文字に切り捨てられます。

引数:

  • count: 変更後の文字列長
  • c: 新しい文字に追加されるデフォルト値 (省略可能、デフォルトは char_t())

戻り値:

  • なし

例:

std::string str = "Hello";

// 文字列を5文字に拡張
str.resize(5); // "Hello" -> "Hello"

// 文字列を3文字に縮小
str.resize(3); // "Hello" -> "Hel"

// 文字列を5文字に拡張し、新しい文字を'!'で初期化
str.resize(5, '!'); // "Hel" -> "Hel!!"

メモリ管理:

文字列の拡張:

  • resize は必要に応じてメモリを自動的に割り当てます。
  • デフォルトでは、std::allocator が使用されます。
  • アロケータは、新しいメモリを動的に割り当てるためのオブジェクトです。

文字列の縮小:

  • 不要になったメモリは自動的に解放されます。
  • これは、メモリリークを防ぐのに役立ちます。

デフォルト初期化:

  • resize によって追加される新しい文字は、デフォルト値で初期化されます。
  • デフォルト値は、char_t 型のコンストラクタによって決定されます。
  • 例えば、char_tchar 型の場合、デフォルト値はヌル文字 (\0) となります。

明示的な初期化:

  • 2番目の引数 c を使用して、新しい文字を明示的に初期化することができます。
  • c は、文字リテラル、文字変数、または式を指定することができます。

例外処理:

std::length_error:

  • count が文字列の最大長よりも大きい場合、std::length_error 例外がスローされます。
  • 最大長は、std::basic_string::max_size() で取得できます。

アロケータ例外:

  • メモリの割り当てに失敗した場合、アロケータ例外がスローされます。

パフォーマンスのヒント:

resize と append の比較:

  • 文字列の末尾に大量のデータを追加する必要がある場合は、resize の方が append よりも効率的です。
  • これは、resize がメモリを一度だけ割り当てるのに対し、append は必要なたびにメモリを割り当てる必要があるためです。

容量の事前割り当て:

  • std::basic_string::reserve() を使用して、将来の拡張に備えてメモリを事前割り当てすることができます。
  • これは、メモリ割り当てのオーバーヘッドを減らすのに役立ちます。

関連する関数:

  • std::basic_string::reserve: 文字列の容量を予約します。
  • std::basic_string::shrink_to_fit: 文字列の容量を現在の長さに縮小します。
  • std::basic_string::capacity: 文字列の容量を取得します。

std::basic_string::resize は、



std::basic_string::resize のサンプルコード

std::string str = "Hello";

// 文字列を5文字に拡張
str.resize(5); // "Hello" -> "Hello"

// 末尾に3つの'!'を追加
str.resize(str.size() + 3, '!'); // "Hello" -> "Hello!!!"

文字列の縮小

std::string str = "This is a long string";

// 文字列を10文字に縮小
str.resize(10); // "This is a long string" -> "This is a "

// 先頭の5文字を切り捨て
str.resize(str.size() - 5); // "This is a " -> " is a "

デフォルト値の指定

std::string str = "Hello";

// 文字列を10文字に拡張し、新しい文字を'X'で初期化
str.resize(10, 'X'); // "Hello" -> "HelloXXXXX"

例外処理

std::string str = "Hello";

try {
  // 文字列を最大長よりも大きいサイズに拡張
  str.resize(std::string::max_size() + 1);
} catch (const std::length_error& e) {
  std::cerr << e.what() << std::endl;
}

容量の事前割り当て

std::string str;

// 将来の拡張に備えて100文字分のメモリを予約
str.reserve(100);

// 文字列を50文字に拡張
str.resize(50);

その他の関連関数

std::string str = "This is a long string";

// 文字列の容量を取得
std::size_t capacity = str.capacity();

// 文字列の容量を現在の長さに縮小
str.shrink_to_fit();

これらのサンプルコードは、std::basic_string::resize のさまざまな使用方法を示しています。



std::basic_string::resize の代替方法

+= 演算子

文字列の末尾に文字列を追加するには、+= 演算子を使用することができます。

std::string str = "Hello";

str += " World!"; // "Hello" -> "Hello World!"

erase 関数

文字列の一部を切り捨てるには、erase 関数を使用することができます。

std::string str = "This is a long string";

str.erase(str.begin() + 5, str.end()); // "This is a long string" -> "This is a "

swap 関数

文字列の内容を入れ替えるには、swap 関数を使用することができます。

std::string str1 = "Hello";
std::string str2 = "World!";

str1.swap(str2); // str1 -> "World!", str2 -> "Hello"

emplace 関数

文字列の特定の位置に文字列を挿入するには、emplace 関数を使用することができます。

std::string str = "This is a string";

str.emplace(str.begin() + 5, "long "); // "This is a string" -> "This is a long string"

これらの方法は、std::basic_string::resize よりも効率的な場合もあります。

以下は、各方法を選択する際の考慮事項です:

  • パフォーマンス: += 演算子は通常、resize よりも効率的です。
  • コードの簡潔性: resize は、他の方法よりもコードが簡潔になる場合があります。
  • 機能: eraseemplace などの関数は、resize では提供されない機能を提供します。