C/C++のデータ構造

単方向連結リスト

各nodeはvalueと次nodeへのlinkを保持します。

単方向連結リストとは？

各nodeはvalueと次nodeへのlinkを保持します。

Linked listを構築、走査、破棄します。

重要なポイント

操作より先にinvariantを定義します。
空・満杯・allocation失敗を処理します。
計算量とownershipを一緒に評価します。

CとC++のコード例

実行 →

main.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

typedef struct Node {
    int value;
    struct Node *next;
} Node;

int main(void) {
    Node *head = NULL;
    for (int value = 3; value >= 1; --value) {
        Node *node = malloc(sizeof *node);
        if (!node) return 1;
        *node = (Node){value, head};
        head = node;
    }
    while (head) {
        Node *next = head->next;
        printf("%d ", head->value);
        free(head);
        head = next;
    }
    puts("");
    return 0;
}

期待される出力

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C++

実行 →

main.cpp

#include <iostream>
#include <memory>

struct Node {
    int value;
    std::unique_ptr<Node> next;
};

int main() {
    std::unique_ptr<Node> head;
    for (int value = 3; value >= 1; --value) {
        head = std::make_unique<Node>(Node{value, std::move(head)});
    }
    for (Node *node = head.get(); node; node = node->next.get()) {
        std::cout << node->value << ' ';
    }
    std::cout << '\n';
}

期待される出力

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CとC++の比較

Cはmallocした各nodeをfreeします。C++ unique_ptrはhead破棄時にchain全体を自動解放します。

構造体と操作は分離され、allocationは明示的です。

C++

classとcontainerがinvariantとresourceを管理します。

練習課題

両方を実行して変更し、言語ごとの保証を確認します。

空と容量境界をテストします。
cleanupを実装しleakを確認します。
standard containerと比較します。