C++のテクニック

多くのプログラマがこんなふうにコードを書いているのを見かけます：

pair<int, int> p;
vector<int> v;
p = make_pair(3, 4);
v.push_back(4); v.push_back(5);

でも、実はこう書けます：

pair<int, int> p;
vector<int> v;
p = {3, 4};
v = {4, 5};

1. 波括弧 {} でコンテナに代入する

多くの人はこう書きます：

pair<int, int> p;
p = make_pair(3, 4);

でも、こうできます：

pair<int, int> p;
p = {3, 4};

もっと複雑な pair でも問題ありません：

pair<int, pair<char, long long>> p;
p = {3, {'a', 8ll}};

vector、deque、set など他のコンテナも同様に使えます。

注意： stack と queue はこの書き方をサポートしていません。

2. マクロで引数名を取得する

# 記号を使うと、マクロに渡した引数の元の名前文字列を取得できます：

#define what_is(x) cerr << #x << " is " << x << endl;
int a_variable = 376;
what_is(a_variable);       // "a_variable is 376" を出力
what_is(a_variable * 2 + 1) // "a_variable * 2 + 1 is 753" を出力

3. たくさんの #include に別れを！

これを使えばOKです：

#include <bits/stdc++.h>

このヘッダには、競技プログラミングでほぼ必要な全てのヘッダ（algorithm、iostream、vector など）が含まれています。信じてください、個別に何かを追加で include する必要はありません！

4. 隠れた関数（隠れているわけではなく、使われることが少ないだけ）

一）__gcd(value1, value2)

ユークリッドの互除法を自分で実装する必要はなく、この関数で2つの数の最大公約数を求められます。

例：__gcd(18, 27) = 9

二）__builtin_ffs(x)

x の最下位の立っているビット（最も右側の1）の位置インデックス + 1 を返します。x == 0 の場合は 0 を返します。引数の型は int で、接尾辞 l は long、接尾辞 ll は long long を受け取ります。

例：__builtin_ffs(10) = 2。10 の二進数は ...1010 で、最右の 1 はインデックス 1（0-based）にあるため、関数は 1+1=2 を返します。

三）__builtin_clz(x)

x の最上位ビットから見た先頭の 0 の個数を返します。引数は unsigned int で、接尾辞 l/ll も同様です。x==0 のときの戻り値は未定義です。

例：__builtin_clz(16) = 27。16 は ...10000 で、unsigned int は全32ビットなので、32-5=27。

四）__builtin_ctz(x)

x の最下位ビットから見た末尾の 0 の個数を返します。引数は unsigned int で、x==0 のときの戻り値は未定義です。

例：__builtin_ctz(16) = 4。16 は ...10000 なので末尾に 0 が4つあります。

五）__builtin_popcount(x)

x の二進表現に含まれる 1 の個数を返します。引数は unsigned int で、x==0 のときの戻り値は未定義です。

例：__builtin_popcount(14) = 3。14 は ...1110 で 1 が3つあります。

注：他にも __builtin 関数はありますが、このあたりが特に頻出です。興味があれば各自で調べてみてください。

5. 可変長引数の関数とマクロ

任意個の整数を受け取り、それらの和を返す関数が書けます。

C++14 では auto sum(T a, Args... args) を使って、混在型の和も処理できます。

可変長引数マクロ：

#define a_macro(args...) sum(args)

可変長テンプレートと組み合わせると、とても便利なデバッグ関数が書けます（Igorjan94 に感謝）：

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

#define error(args...) { string _s = #args; replace(_s.begin(), _s.end(), ',', ' '); stringstream _ss(_s); istream_iterator<string> _it(_ss); err(_it, args); }

void err(istream_iterator<string> it) {}
template<typename T, typename... Args>
void err(istream_iterator<string> it, T a, Args... args) {
    cerr << *it << " = " << a << endl;
    err(++it, args...);
}

int main() {
    int a = 4, b = 8, c = 9;
    error(a, b, c);
}

出力：

a = 4
b = 8
c = 9

この関数はデバッグ時にとても役に立ちます。

6. CF はすでに C++0x をサポートしているのに、なぜ古い C++ を使うの？

可変長引数は C++11/C++0x の新機能の一つです。以下は C++11 の素晴らしい機能の一部です：

一）範囲ベース for ループ（Range-based for-loop）

旧来の書き方：

set<int> s = {8, 2, 3, 1};
for (set<int>::iterator it = s.begin(); it != s.end(); ++it)
    cout << *it << ' ';

新しい書き方（ずっと簡潔）：

set<int> s = {8, 2, 3, 1};
for (auto it: s)
    cout << it << ' ';

値を変更したいなら auto & を使います：

vector<int> v = {8, 2, 3, 1};
for (auto &it: v)
    it *= 2;

二）auto の威力

複雑な型名を手で書く必要がなくなり、コンパイラが自動推論してくれます。例えば set<pair<int, pair<int, int>>> のイテレータを回すとき、以前は長い型名を書く必要がありましたが、今は auto it = s.begin() で済みます。

さらに、x.begin() と x.end() は begin(x) と end(x) と書くこともできます。

コメントからの追加テクニック

スマートな改行

Ximera のコメントから：

このコード：

for(i = 1; i <= n; i++) {
    for(j = 1; j <= m; j++)
        cout << a[i][j] << " ";
    cout << "\n";
}

は次と等価です：

for(i = 1; i <= n; i++)
    for(j = 1; j <= m; j++)
        cout << a[i][j] << " \n"[j == m];

原理：" \n" は char* で、" \n"[0] は空白 ' '、" \n"[1] は改行 '\n' です。

tie と emplace_back の使い方

tubo28 のコメントから：

emplace_back が push_back より速い理由：emplace_back は vector の末尾にその場で構築します。一方 push_back は別の場所で構築してからムーブします。

tie は ignore キーワードで特定の値を無視することもできます：

tuple<int, int, int, char> t (3, 4, 5, 'g');
int a, b;
tie(b, ignore, a, ignore) = t;
cout << a << ' ' << b << '\n';
// 出力：5 3

作者は双方向に走査できるマクロも共有しています：

#define rep(i, begin, end) for (__typeof(end) i = (begin) - ((begin) > (end)); i != (end) - ((begin) > (end)); i += 1 - 2 * ((begin) > (end)))

利点：型指定が不要で、begin > end の条件に応じて順方向/逆方向を自動判定します。

• rep(i, 1, 10) → 1, 2, …, 9
• rep(i, 10, 1) → 9, 8, …, 1

イテレータと組み合わせて使うこともできます：

vector<int> v = {4, 5, 6, 4, 8};
rep(it, end(v), begin(v))
    cout << *it << ' ';
// "8 4 6 5 4" を出力

Lambda 関数

C++11 は Lambda 関数も導入しました。構文は以下の通りです：

[キャプチャリスト](引数リスト) -> 戻り値型 { 関数本体 }

• キャプチャリスト：不要なら []
• 引数リスト：例 int x, string s
• 戻り値型：多くの場合省略可能
• 関数本体：通常通り書く

例：

auto f = [] (int a, int b) -> int { return a + b; };
cout << f(1, 2); // "3" を出力

sort や for_each などの STL 関数にも使えます：

vector<int> v = {3, 1, 2, 1, 8};
sort(begin(v), end(v), [] (int a, int b) { return a > b; });
// 出力：8 3 2 1 1

move の使い方

Igorjan94 のコメントから：

STL コンテナを扱うとき、コピーではなく move でムーブすると、オーバーヘッドを大幅に節約できます：

vector<int> v = {1, 2, 3, 4};
vector<int> w = move(v);
// v は空になり、w が元の v の中身を持つ

7. C++0x の文字列

一）生文字列（Raw Strings）（IvayloS のコメントより）

生文字列の定義：

string s = R"(Hello, World!)";

生文字列は \n や \" など、全てのエスケープ文字を無視します。カスタム区切りを付ければ複数行文字列も書けます：

string r_str = R"(Dear Programmers,
I'm using C++11
Regards, Swift!)";

二）正規表現（Regular Expressions）

C++11 は regex をサポートしています。正規表現にはバックスラッシュなど特殊文字が頻繁に出るので、生文字列と組み合わせるのがおすすめです：

regex email_pattern(R"(^[a-zA-Z0-9_.+-]+@[a-zA-Z0-9-]+\.[a-zA-Z0-9-.]+$)");

三）ユーザー定義リテラル（User-defined literals）

独自のリテラル接尾辞を定義できます。例えば長さ単位の変換：

long long operator "" _m(unsigned long long literal) { return literal; }
long double operator "" _cm(unsigned long long literal) { return literal / 100.0; }
long long operator "" _km(unsigned long long literal) { return literal * 1000; }

cout << 250_m;   // 250
cout << 12_km;   // 12000
cout << 421_cm;  // 4.21

ユーザー定義リテラルの名前はアンダースコア _ から始める必要があり、引数型は const char *、unsigned long long int、long double、char など、いくつかの型に限られます。

原文リンク： Codeforces - C++ Tricks

作者： HosseinYousefi

翻訳： 本サイトにて整理

タグ： c++，c++0x，tricks

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