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型システム編 - Enum型

難易度: 🟡 中級
所要時間: 20分

📚 この章で学ぶこと

• Enum型の定義方法
• メンバへのアクセス
• 整数値の割り当て
• switch/match文での活用

Enum型の定義

Enum（列挙型）は、関連する定数の集合を定義するための型です。

enum Status {
    Ok,
    Error,
    Pending
}

int main() {
    Status s = Status::Ok;
    
    if (s == Status::Ok) {
        println("Success!");
    }
    return 0;
}

値の指定とオートインクリメント

メンバには整数値を割り当てることができます。省略した場合は 0 から始まり、前の値に +1 された値が自動的に割り当てられます。

enum Color {
    Red = 1,
    Green = 2,
    Blue = 4
}

enum Direction {
    North,      // 0
    East,       // 1
    South = 10,
    West        // 11 (10 + 1)
}

int main() {
    // 値の確認
    println("North: {}", (int)Direction::North); // 0
    println("South: {}", (int)Direction::South); // 10
    return 0;
}

関連データ付きEnum（Tagged Union）

v0.13.0以降

Cmでは、各バリアントに関連データを持つ列挙型（Tagged Union）を定義できます。

重要: 各バリアントが持てるフィールドは 1つだけ です。複数の値を持たせたい場合は構造体を使ってください。

基本的な定義

enum Message {
    Quit,                  // データなし
    Write(string),         // 1つの値を持つ
    Code(int)              // 1つの値を持つ
}

int main() {
    Message m1 = Message::Quit;
    Message m2 = Message::Write("Hello");
    Message m3 = Message::Code(404);
    return 0;
}

⚠️ 複数フィールドが必要な場合 → 構造体を使う

// ❌ 不正: バリアントは複数フィールドを持てない
// enum Shape {
//     Rectangle(int, int),  // コンパイルエラー
// }

// ✅ 正しい: 構造体でラップ
struct Rect { int w; int h; }
struct Color { int r; int g; int b; }

enum Shape {
    Circle(int),         // 半径
    Rectangle(Rect),     // 構造体で複数値を格納
    Colored(Color),      // RGB値を構造体で
    Point                // データなし
}

matchでの分解

関連データ付きEnumは match 式でデータを取り出せます。

struct Rect { int w; int h; }

enum Shape {
    Circle(int),
    Rectangle(Rect),
    Point
}

void describe_shape(Shape s) {
    match (s) {
        Shape::Circle(r) => println("Circle with radius {r}"),
        Shape::Rectangle(rect) => println("Rectangle {rect.w}x{rect.h}"),
        Shape::Point => println("A point"),
    }
}

int main() {
    Shape c = Shape::Circle(5);
    describe_shape(c);  // Circle with radius 5

    Rect r = Rect { w: 10, h: 20 };
    Shape rect = Shape::Rectangle(r);
    describe_shape(rect);  // Rectangle 10x20
    return 0;
}

ユニオン型配列によるタプル風パターン

Cmには typedef で定義するユニオン型があります。ユニオン型の配列を使うと、異なる型の値をまとめて返す「タプル」のような使い方ができます。

ユニオン型の定義

// typedef でユニオン型を定義
typedef Value = int | long;
typedef Number = int | double;
typedef Data = int | string;

ユニオン型配列で複数の値を返す

import std::io::println;

typedef Value = int | long;

// 商と余りを返す（ペア風）
Value[2] divide_with_remainder(int a, int b) {
    Value[2] pair;
    pair[0] = (a / b) as Value;
    pair[1] = (a % b) as Value;
    return pair;
}

// 座標を返す（3要素タプル風）
Value[3] get_point() {
    Value[3] point;
    point[0] = 10 as Value;
    point[1] = 20 as Value;
    point[2] = 30 as Value;
    return point;
}

int main() {
    // ユニオン型配列を受け取り、キャストで値を取り出す
    Value[2] dr = divide_with_remainder(17, 5);
    int quotient = dr[0] as int;
    int remainder = dr[1] as int;
    println("17 / 5 = {quotient} remainder {remainder}");

    Value[3] pt = get_point();
    int x = pt[0] as int;
    int y = pt[1] as int;
    int z = pt[2] as int;
    println("Point: ({x}, {y}, {z})");
    return 0;
}

注意: ユニオン型の値は as キャストで代入・取り出しを行います。Tagged Union (enum) の match とは別の仕組みです。

Result/Optionパターン

v0.13.0以降

Cmでは、エラーハンドリングや値の有無を表現するために、Result<T, E>とOption<T>パターンを使用できます。これらは言語組み込みではなく、ユーザーが明示的にenum定義します。

Result型

処理の成功/失敗と値またはエラーを表現します。

import std::io::println;

enum Result<T, E> {
    Ok(T),
    Err(E)
}

Result<int, string> safe_divide(int a, int b) {
    if (b == 0) {
        return Result::Err("Division by zero");
    }
    return Result::Ok(a / b);
}

int main() {
    Result<int, string> r = safe_divide(10, 2);
    match (r) {
        Result::Ok(v) => { println("Result: {v}"); }
        Result::Err(e) => { println("Error: {e}"); }
    }
    return 0;
}

Option型

値があるかないかを表現します。

import std::io::println;

enum Option<T> {
    Some(T),
    None
}

Option<int> find_value(int[] arr, int target) {
    for (int i = 0; i < arr.len(); i++) {
        if (arr[i] == target) {
            return Option::Some(i);
        }
    }
    return Option::None;
}

int main() {
    int[] data = [1, 2, 3, 4, 5];
    Option<int> idx = find_value(data, 3);
    match (idx) {
        Option::Some(i) => { println("Found at index {i}"); }
        Option::None => { println("Not found"); }
    }
    return 0;
}

なぜユーザー定義か？

ResultとOptionはユーザーが明示的にenum定義する必要があります。これにより：

• 明示性: コードで使用している型が明確
• カスタマイズ可能: implブロックでメソッドを追加可能
• 一貫性: 他のenumと同じ扱い

制御構文での利用

switch文での利用

Cmの switch 文は Enum と非常に相性が良く、case(Enum::Member) の形式で記述します。

enum Status { Ok, Error, Pending }

void handle_status(Status s) {
    switch (s) {
        case(Status::Ok) {
            println("All good.");
        }
        case(Status::Error) {
            println("Something went wrong.");
        }
        else {
            println("Still waiting...");
        }
    }
}

int main() {
    handle_status(Status::Error);
    return 0;
}

match式での利用（推奨）

match 式を使用すると、全てのパターンを網羅しているかコンパイラがチェックするため、より安全です。

enum Status { Ok, Error, Pending }

void handle_status_safe(Status s) {
    match (s) {
        Status::Ok => println("OK"),
        Status::Error => println("Error"),
        Status::Pending => println("Pending"),
    }
}

int main() {
    handle_status_safe(Status::Pending);
    return 0;
}

よくある間違い

❌ スコープ解決演算子の忘れ

Enumのメンバにアクセスするには、必ず Enum名::メンバ名 と記述する必要があります。

enum Status { Ok }

int main() {
    // Status s = Ok;  // エラー: Ok が見つかりません
    Status s = Status::Ok; // 正解
    return 0;
}

❌ 異なるEnum型間の代入

名前が異なる Enum は別の型として扱われるため、直接代入することはできません。

enum A { X }
enum B { X }

int main() {
    A val_a = A::X;
    // B val_b = val_a; // エラー: 型が一致しません
    return 0;
}

練習問題

問題1: 曜日Enum

月曜日から日曜日までを表す Enum Day を作成し、引数で受け取った Day が週末（土日）かどうかを判定する関数 is_weekend を実装してください。

次のステップ

✅ Enumの定義と使い方がわかった
✅ switch/matchでの活用方法を理解した
⏭️ 次は typedef型エイリアス を学びましょう

関連リンク

• switch文
• match式
• 構造体

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最終更新: 2026-02-08