C++ 練習問題集(全40問)
STEP 1〜STEP 12 の内容を 40 問で総復習。各問題に「難易度」と「解答例」を付けています。完了チェックを付けて進捗を管理してください(ブラウザに保存されます)。
01 易 stringを逆順に引数の std::string を逆順にした新しい string を返す関数 rev を書け。
入力: "hello" → 出力: "olleh"
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a.cpp ANS
std::string rev (std::string s) {
std::reverse (s.begin (), s.end ());
return s;
}
02 易 vectorの最大・最小値std::vector<int> を受け取り、最大値と最小値を pair で返す関数を書け。
解答を見る
a.cpp ANS
std::pair<int ,int > minmax (const std::vector<int >& v) {
auto [mn, mx] = std::minmax_element (v.begin (), v.end ());
return {*mn, *mx};
}
03 易 mapで頻度カウントstd::vector<std::string> から std::map<std::string, int> に単語頻度を数えろ。
解答
a.cpp ANS
std::map<std::string,int > count (const std::vector<std::string>& v) {
std::map<std::string,int > m;
for (auto & s : v) ++m[s];
return m;
}
04 中 重複を削除しつつ順序維持vector<int> から重複を削除(最初の出現順を維持 )する関数を書け。set を使わずに。
解答
a.cpp ANS
std::vector<int > dedup (std::vector<int > v) {
std::unordered_set<int > seen;
v.erase (std::remove_if (v.begin (), v.end (),
[&](int x){ return !seen.insert (x).second; }), v.end ());
return v;
}
05 中 string_view で部分一致カウント大きなテキスト中に特定の単語が何回現れるか数える関数を、コピーせず(string_view)に書け。
解答
a.cpp ANS
int countOf (std::string_view text, std::string_view word) {
int cnt = 0 ; size_t p = 0 ;
while ((p = text.find (word, p)) != std::string_view::npos) {
++cnt; p += word.size ();
}
return cnt;
}
06 易 Vec2 クラス2D ベクトル Vec2(double x, y) を作り、+, -, 長さ len(), << をオーバーロードせよ。
解答
a.cpp ANS
struct Vec2 {
double x, y;
Vec2 operator +(Vec2 o) const { return {x+o.x, y+o.y}; }
Vec2 operator -(Vec2 o) const { return {x-o.x, y-o.y}; }
double len () const { return std::sqrt (x*x+y*y); }
};
std::ostream& operator <<(std::ostream& o, Vec2 v){
return o << "(" << v.x << "," << v.y << ")" ;
}
07 中 アクセス制御のある BankAccountBankAccount クラスに private の残高を持ち、deposit, withdraw(失敗時 false を返す)を実装せよ。balance() は const。
解答
a.cpp ANS
class BankAccount {
long long bal_ = 0 ;
public :
void deposit (long long v) { bal_ += v; }
bool withdraw (long long v) {
if (v > bal_) return false ;
bal_ -= v; return true ;
}
long long balance () const { return bal_; }
};
08 難 Shape 階層 + 多態抽象クラス Shape に area() を純粋仮想で定義し、Circle/Rect を作り、std::vector<std::unique_ptr<Shape>> から合計面積を求めよ。
解答
a.cpp ANS
struct Shape { virtual double area () const = 0 ; virtual ~Shape () = default ; };
struct Circle : Shape { double r;
Circle (double r):r(r){}
double area () const override { return 3.14159265 *r*r; } };
struct Rect : Shape { double w,h;
Rect (double w,double h):w(w),h(h){}
double area () const override { return w*h; } };
double total (const std::vector<std::unique_ptr<Shape >>& v){
return std::accumulate (v.begin (), v.end (), 0.0 ,
[](double a, const auto & p){ return a + p->area (); });
}
09 易 RAII なファイルハンドラFILE* を持つ FileGuard クラスを作り、デストラクタで fclose せよ。コピー禁止・ムーブ可能にせよ。
解答
a.cpp ANS
class FileGuard {
FILE* f_;
public :
FileGuard (const char * p, const char * m) : f_(std::fopen(p,m)) {}
~FileGuard () { if (f_) std::fclose(f_); }
FileGuard (const FileGuard &) = delete ;
FileGuard & operator =(const FileGuard &) = delete ;
FileGuard (FileGuard && o) noexcept : f_(o.f_) { o.f_ = nullptr ; }
FILE* get () const { return f_; }
};
10 中 shared_ptr と循環参照Node が shared_ptr<Node> next; を持つ循環リストで、Node が解放されない現象を再現し、weak_ptr で修正せよ。
解答
circular を std::weak_ptr<Node> next; に変えることで use_count が 1 のまま解放される。対象を「所有しない参照」として持つ時に weak_ptr を使うのが鉄則。
11 中 unique_ptr で木子ノードを std::vector<std::unique_ptr<TreeNode>> で持つ Tree を実装し、深さを再帰で計算せよ。
解答
a.cpp ANS
struct TreeNode {
int v;
std::vector<std::unique_ptr<TreeNode >> ch;
};
int depth (const TreeNode & n){
int d = 0 ;
for (auto & c : n.ch) d = std::max (d, depth (*c));
return d + 1 ;
}
12 難 Rule of 5 の手書きポインタで配列を保持するクラス Vec を、copy / move / dtor を全て自分で書け(noexcept付き)。
解答
第 24 回 cpp-rule-of-035 に完全な実装例。copy は deep、move は所有権奪取 + nullptr 化 、dtor で delete[]。
13 易 型安全 max2 引数 max のテンプレート関数を書き、int と double を同時に渡せるようにせよ(共通型に揃える)。
解答
a.cpp ANS
template <
class A,
class B>
auto max2 (A a, B b) -> std::common_type_t<A,B> {
return a > b ? a : b;
}
14 中 可変引数 sum任意個数の数値を合計する可変引数テンプレートを書け(fold expression)。
解答
a.cpp ANS
template <class ... Args>
auto sum (Args... xs) { return (xs + ... + 0 ); }
15 中 Box<T> with CTAD1 つの値を保持する Box<T> を作り、Box(42) で T を推論できるようにせよ。
解答
a.cpp ANS
template <class T>
struct Box { T v; };
// C++17 は暗黙 CTAD、明示なら:
template <class T> Box (T) -> Box <T>;
auto b = Box {42 }; // Box<int>
16 易 偶数の数え上げvector<int> 中の偶数の個数を count_if で求めよ。
解答
std::count_if (v.begin (), v.end (), [](int x){ return x%2 ==0 ; });
17 易 文字列ソート(長さ優先)vector<string> を「短い順、同じ長さなら辞書順」でソート。
解答
std::sort (v.begin (), v.end (), [](auto & a, auto & b){
if (a.size () != b.size ()) return a.size () < b.size ();
return a < b;
});
18 中 erase-remove イディオムvector から負の要素を全て削除せよ(標準アルゴリズムで)。
解答
v.erase (std::remove_if (v.begin (), v.end (), [](int x){ return x<0 ; }), v.end ());
19 中 2 つの sorted 配列の集合演算set_intersection / set_union / set_difference のうち 1 つを使って、2 つの sorted vector の共通要素を求めよ。
解答
std::vector<int > out;
std::set_intersection (a.begin (), a.end (), b.begin (), b.end (), std::back_inserter (out));
20 難 次の並び順を生成文字列 "abc" から始めて、すべての順列を next_permutation で列挙せよ。
解答
std::string s = "abc" ;
do { std::cout << s << '\n' ; }
while (std::next_permutation (s.begin (), s.end ()));
21 易 throw する divideint divide(int, int) を、b==0 で std::invalid_argument を投げるようにし、main で catch して表示せよ。
解答
int divide (int a, int b) {
if (b == 0 ) throw std::invalid_argument("b==0" );
return a / b;
}
22 中 optional で安全な除算同じ divide を、例外ではなく std::optional<int> を返す形に書き換えよ。
解答
std::optional<int > safeDiv (int a, int b) {
if (b == 0 ) return std::nullopt;
return a / b;
}
23 中 例外安全な pushstd::vector<T> の push_back が strong guarantee を持つために、T には何が必要か?
解答
noexcept な move 。なければ vector は再配置時に copy にフォールバックし、性能が落ちる。自作型は T(T&&) noexcept を明示。
24 難 C の extern "C" ブリッジC 側から呼ばれる extern "C" 関数 int my_init() を書け。内部で C++ の例外が出てもコードに変換して返せ。
解答
extern "C" int my_init () noexcept {
try { Engine::init (); return 0 ; }
catch (const std::bad_alloc&) { return -2 ; }
catch (const std::exception&) { return -1 ; }
catch (...) { return -99 ; }
}
25 易 hello from threadstd::thread で 3 つのラムダを並行起動し、全て join せよ。
解答
std::vector<std::thread> ts;
for (int i=0 ; i<3 ; ++i) ts.emplace_back ([i]{
std::cout << "hello " << i << '\n' ;
});
for (auto & t : ts) t.join ();
26 中 mutex で安全なカウンタmutex + lock_guard で SafeCounter クラスを作り、inc / value を提供せよ。
解答
第 59 回 3-2 の Counter クラス。単一変数なので std::atomic<int> でも可で、そちらの方が速い。
27 中 async で並列合計大きな vector<int> を 4 分割して async で並列合計せよ。
解答
第 60 回 4-1 に完全実装。launch::async の明示と、std::cref で参照を渡す点に注意。
28 難 atomic でスピンロックstd::atomic<bool> だけで簡単なスピンロックを書け(test_and_set 相当)。
解答
class SpinLock {
std::atomic<bool > f{false };
public :
void lock () { while (f.exchange (true , std::memory_order_acquire)) {} }
void unlock () { f.store (false , std::memory_order_release); }
};
29 中 map の要素を値でソートmap<string,int> を value 降順に並べた vector<pair> を作れ。
解答
std::vector<std::pair<std::string,int >> v(m.begin (), m.end ());
std::sort (v.begin (), v.end (), [](auto & a, auto & b){ return a.second > b.second; });
30 中 enum class の stringifyenum class Color { Red, Green, Blue } の値を string に変換する関数を書け。
解答
const char * toStr (Color c) {
switch (c) {
case Color::Red: return "Red" ;
case Color::Green: return "Green" ;
case Color::Blue: return "Blue" ;
}
return "?" ;
}
31 中 Strategy パターンstd::function を使って、ソート比較関数を差し替え可能なクラスを作れ。
解答
第 67 回 cpp-design-patterns にパターン別の例がある。
32 難 Observer パターンイベント登録/通知を行う Signal<Args...> クラスを実装せよ。
解答
vector<std::function<void(Args...)>> を保持し、emit で全員に呼び出す。弱参照管理が本格派。
33 易 transform で 2 倍vector<int> の各要素を 2 倍した新しい vector を transform で作れ。
解答
std::vector<int > out(v.size ());
std::transform (v.begin (), v.end (), out.begin (), [](int x){ return x*2 ; });
34 中 accumulate で文字列連結vector<string> を「, 」区切りで 1 つの string にせよ(先頭は区切りなし)。
解答
std::string s = v.empty () ? "" : v[0 ];
for (size_t i=1 ; i<v.size (); ++i) s += ", " + v[i];
35 中 CSV パーサ(簡易)"a,b,c" → vector<string>{"a","b","c"}。istringstream + getline で。
解答
std::vector<std::string> split (const std::string& s, char d){
std::vector<std::string> out; std::string cur;
std::istringstream is(s);
while (std::getline (is, cur, d)) out.push_back (cur);
return out;
}
36 中 ファイル全行を vector にstd::ifstream で全行を vector<string> に読み込む関数を書け。
解答
std::vector<std::string> lines (const std::string& p){
std::ifstream f(p);
if (!f) throw std::runtime_error("open" );
std::vector<std::string> out;
for (std::string l; std::getline (f, l); )
out.push_back (std::move (l));
return out;
}
37 中 2D 配列の転置vector<vector<int>> (r×c) を転置した (c×r) を返す関数を書け。
解答
auto transpose (const std::vector<std::vector<int >>& m){
if (m.empty ()) return m;
std::vector<std::vector<int >> r(m[0 ].size (), std::vector<int >(m.size ()));
for (size_t i=0 ; i<m.size (); ++i)
for (size_t j=0 ; j<m[0 ].size (); ++j)
r[j][i] = m[i][j];
return r;
}
38 難 Tokenizer テンプレートイテレータ対から token を取り出す generic なクラステンプレートを設計せよ。
解答
概念的にはイテレータを受けて operator*/operator++ で次トークンを提供。詳細は STL の istream_iterator を参考に。
39 難 SFINAE で vector 判定is_vector<T>::value が std::vector<*> のとき true になる trait を書け。
解答
template <class > struct is_vector : std::false_type {};
template <class T, class A>
struct is_vector <std::vector<T,A>> : std::true_type {};
40 難 コンパイル時 fibonacciconstexpr 関数で fib(n) を書き、static_assert(fib(10)==55) を通せ。
解答
constexpr int fib (int n) {
if (n < 2 ) return n;
int a = 0 , b = 1 ;
for (int i=2 ; i<=n; ++i) { int c = a+b; a = b; b = c; }
return b;
}
static_assert (fib (10 ) == 55 );