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型システム編 - 構造体

難易度: 🟡 中級
所要時間: 30分

📚 この章で学ぶこと

• 構造体の定義と使い方
• フィールドアクセス
• コンストラクタの実装
• ネストした構造体
• 構造体配列

構造体の定義

基本的な定義

struct Point {
    int x;
    int y;
}

struct Rectangle {
    int width;
    int height;
    string color;
}

struct Person {
    string name;
    int age;
    double height;
}

型のサイズ

構造体のサイズは、全フィールドのサイズの合計です。

struct Point {
    int x;    // 4 bytes
    int y;    // 4 bytes
}
// 合計: 8 bytes

構造体の初期化

フィールド初期化

Point p1;
p1.x = 10;
p1.y = 20;

println("Point: ({}, {})", p1.x, p1.y);

デフォルト値

struct Config {
    int timeout;
    bool debug;
}

int main() {
    Config cfg;
    // 未初期化フィールドは不定値
    cfg.timeout = 30;
    cfg.debug = false;
    return 0;
}

注意: 現在、構造体リテラル初期化（Rectangle{100, 50, "blue"}）は未実装です。

コンストラクタ

デフォルトコンストラクタ

struct Point {
    int x;
    int y;
}

impl Point {
    self() {
        self.x = 0;
        self.y = 0;
    }
}

int main() {
    Point origin;  // (0, 0)で初期化
    println("({}, {})", origin.x, origin.y);
    return 0;
}

引数付きコンストラクタ

impl Point {
    overload self(int x, int y) {
        self.x = x;
        self.y = y;
    }
}

int main() {
    Point p1;           // デフォルト: (0, 0)
    Point p2(10, 20);   // 引数付き: (10, 20)
    return 0;
}

複数のコンストラクタ

struct Rectangle {
    int width;
    int height;
}

impl Rectangle {
    // デフォルト: 1x1
    self() {
        self.width = 1;
        self.height = 1;
    }
    
    // 正方形
    overload self(int size) {
        self.width = size;
        self.height = size;
    }
    
    // 長方形
    overload self(int w, int h) {
        self.width = w;
        self.height = h;
    }
}

int main() {
    Rectangle r1;        // 1x1
    Rectangle r2(5);     // 5x5
    Rectangle r3(3, 4);  // 3x4
    return 0;
}

メソッドの実装

直接実装 (Inherent Impl)

インターフェースを使わずに、構造体に直接メソッドを定義できます。 self は構造体へのポインタとして扱われるため、フィールドの値を変更できます。

struct Point {
    int x;
    int y;
}

impl Point {
    // コンストラクタ
    self(int x, int y) {
        this.x = x;
        this.y = y;
    }

    // メソッド（selfは自動的に *Point 型になる）
    void move(int dx, int dy) {
        // self.x は (*self).x と同等（自動デリファレンス）
        self.x += dx;
        self.y += dy;
    }

    void print() {
        println("Point({}, {})", self.x, self.y);
    }
}

int main() {
    Point p(10, 20);
    p.print();      // Point(10, 20)
    
    p.move(5, 5);   // 状態を変更
    p.print();      // Point(15, 25)
    
    return 0;
}

インターフェース実装

特定の振る舞いを共有したい場合は、インターフェースを使用します。

interface Printable {
    void print();
}

impl Point for Printable {
    void print() {
        println("Point({}, {})", self.x, self.y);
    }
}

ネストした構造体

構造体フィールド

struct Point {
    int x;
    int y;
}

struct Line {
    Point start;
    Point end;
}

int main() {
    Line line;
    line.start.x = 0;
    line.start.y = 0;
    line.end.x = 100;
    line.end.y = 100;
    
    println("Line from ({}, {}) to ({}, {})",
        line.start.x, line.start.y,
        line.end.x, line.end.y);
    
    return 0;
}

ネストした初期化

struct Point {
    int x;
    int y;
}

struct Circle {
    Point center;
    double radius;
}

int main() {
    Circle c;
    c.center.x = 50;
    c.center.y = 50;
    c.radius = 10.0;
    
    return 0;
}

構造体配列

struct Point {
    int x;
    int y;
}

int main() {
    Point[3] points;
    
    points[0].x = 0;
    points[0].y = 0;
    
    points[1].x = 10;
    points[1].y = 20;
    
    points[2].x = 30;
    points[2].y = 40;
    
    // 配列のループ
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        println("Point[{}]: ({}, {})", 
            i, points[i].x, points[i].y);
    }
    
    return 0;
}

構造体のコピー

値渡し

void modify(Point p) {
    p.x = 100;  // ローカルコピーを変更
}

int main() {
    Point p1(10, 20);
    modify(p1);
    println("{}", p1.x);  // 10（変更されない）
    return 0;
}

ポインタ渡し

void modify(Point* p) {
    (*p).x = 100;  // 元のオブジェクトを変更
}

int main() {
    Point p1(10, 20);
    modify(&p1);
    println("{}", p1.x);  // 100（変更される）
    return 0;
}

よくある間違い

❌ フィールド名の誤り

struct Point {
    int x;
    int y;
}

Point p;
// p.z = 10;  // エラー: フィールドzは存在しない

❌ 未初期化フィールドの使用

Point p;
// println("{}", p.x);  // 警告: 未初期化の可能性

❌ 構造体の直接比較

Point p1(10, 20);
Point p2(10, 20);
// if (p1 == p2) { }  // エラー: ==演算子が未定義
// 解決策: with Eq を使うか、operator==を実装

練習問題

問題1: 円の構造体

円を表す構造体を作成し、面積を計算するメソッドを実装してください。

次のステップ

✅ 構造体の定義と初期化ができる
✅ コンストラクタが実装できる
✅ ネストした構造体が使える
⏭️ 次は Enum型 を学びましょう

関連リンク

• インターフェース - メソッド定義
• ジェネリクス - ジェネリック構造体
• with自動実装 - 自動トレイト実装

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最終更新: 2026-02-08