特集 Vista時代のVisual C++の流儀（後編） STL/CLRによるDocument／Viewアーキテクチャ επιστημη（えぴすてーめー） 2007/05/11
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■STL/CLRの特徴

　本特集の中編ではMFCで実装されたGUIアプリケーションのDocument／Viewアーキテクチャを踏襲し、DocumentをC++/CLIで、ViewをC#で実現する手法を解説しました。その中で“できるだけネイティブなC++コードを残す”ための例として、ネイティブ・コードのSTLコンテナを、マネージ・クラス内に内包させるコードを紹介しています。

　このスタイルの欠点は、マネージ・クラス内のネイティブ・メンバはポインタでなくてはならず、そのためにネイティブ・メンバの確保と解放（newとdelete）はプログラマーが責任を負わなければならないこと、さらにネイティブなコンテナはそれが管理する要素がネイティブ・オブジェクトに限られる（マネージ・オブジェクトを要素とすることができない）ためにネイティブ⇔マネージの相互変換を頻繁に行わざるを得ず、パフォーマンスを損なう恐れがあることです。

public ref class StringStackDocument : StringStackInterface { private:   std::vector<std::wstring>* container_;   event System::EventHandler^ handler_; public:   // コンストラクタでcontainer_オブジェクトを生成   StringStackDocument() {           container_ = new std::vector<std::wstring>(); }   // デストラクタ／ファイナライザで解放 ~StringStackDocument() { this->!StringStackDocument(); } !StringStackDocument() { delete container_; }   virtual void Push(System::String^ element) {     // 必要に応じてマネージ（String）→ネイティブ（wstring）変換     container_->push_back(FromCLI(element));     handler_(this, nullptr);   }   ……省略…… };

標準C++ライブラリのコンテナ（std::vectorクラス）による文字列の可変長配列

マネージ・クラス内でネイティブ・メンバを使う際の欠点は、ネイティブ・オブジェクトの確保と解放が必要なこと。さらに、ネイティブ⇔マネージの相互変換を頻繁に行わざるを得ないこと。

　STL/CLRは.NET Frameworkが提供するコンテナ群と標準C++ライブラリのコンテナ群の“合いの子”のようなライブラリです。つまりマネージ・コンテナでありながらそのインターフェイスはSTLを踏襲しています。“マネージ版STL”といってもいいでしょう。

#include <cliext/vector> namespace dotNet {   public ref class StringStackDocument : StringStackInterface {     ……省略……   private:     // ポインタを介在しない（ハンドル「^」をメンバとしてもよい）     cliext::vector<System::String^> container_;     event System::EventHandler^ handler_;   }; }

STL/CLRのコンテナ（cliext::vectorクラス）による文字列の可変長配列

マネージ・メンバであれば、確保と解放の必要がなく、ネイティブ⇔マネージの相互変換もしなくてよい。

　STL/CLRコンテナはマネージ･クラスでありポインタを介さないので、デストラクタ／ファイナライザでdeleteする必要はありません。加えてコンテナの要素としてマネージ・オブジェクトを格納できるため、ネイティブ⇔マネージ変換を要する個所が少なくなるため、次のコード例のように実装コードの見通しがよくなります。

namespace dotNet {   ……省略……   void StringStackDocument::Push(System::String^ element) {     // container_がハンドルの場合、container_->push_back(element)     container_.push_back(element);     handler_(this, nullptr);   }   System::String^ StringStackDocument::Pop() {     System::String^ result = container_.back();     container_.pop_back();     handler_(this, nullptr);     return result;   } }

STL/CLRのコンテナ（cliext::vectorクラス）によりネイティブ⇔マネージ変換が不要になったコード例

　STL/CLRが提供するコンテナと、それぞれに（機能的に）等価な.NET Frameworkコレクション（System::Collections::Generic名前空間）およびMFCテンプレート・コレクションとの対応表を以下に示します。

コレクションの種類	STL/CLRコンテナ （cliext名前空間）	.NET Frameworkコレクション （System::Collections::Generic 名前空間）	MFCテンプレート・コレクション
可変長配列	vector<T><T>	List<T>	CArray<T>
双方向リスト	list<T>	LinkedList<T>	CList<T>
両端キュー	deque<T>
スタック	stack<T>	Stack<T>
キュー	queue<T>	Queue<T>
優先順位キュー	priority_queue<T>
ソートされた集合 （要素重複可）	set<T>
	multiset<T>
ソートされた辞書 （要素重複可）	map<K,V>	SortedDictionary<K,V>
	multimap<K,V>
ハッシュ集合 （要素重複可）	hash_set<T>
	hash_multiset<T>
ハッシュ辞書 （要素重複可）	hash_map<K,V>	Dictionary<K,V>	CMap<K,V>
	hash_multimap<K,V>
STL/CLRが提供するコンテナと.NETやMFCのコンテナとの対応表
灰色部分は「対応するコンテナが存在しない」ことを示す。

　このように、コンテナのバリエーションではSTL/CLRが最も多く、C++＆MFCやManaged C++＆.NET Frameworkで実装されたアプリケーションをC++/CLIに移植する際に、対応するコンテナに悩むことはないでしょう。

　STL/CLRが提供するコンテナはマネージ・クラスでありながらジェネリック（Generic）ではなくC++のテンプレート（template）で実装されています。

　テンプレートの実現メカニズムは、（.NETの）ジェネリックとは大きく異なり、コンパイル時に<>内の型が確定した時点でコード展開が行われます。template（テンプレート）はC#やVBなどの.NET言語では解釈できず、コンパイル・エラーとなります。従ってSTL/CLRはC++/CLI専用のライブラリということになります。

　端的にいえば、C#では例えば、

new cliext.vector<string>()

によってSTL/CLRコンテナを生成することはできませんし、C++/CLIで生成されたアセンブリ内のメソッドからの戻り値としてSTL/CLRコンテナを返すこともできませんから、

cliext.vector<string> result = STL_CLR_lib.SomeClass.get_container();

などとやってもコンパイル・エラーとなります。

　これではSTL/CLRがC++/CLI専用ということになり、いささか扱いにくいのですが、幸いなことにSTL/CLRコンテナはすべてICollection<T>インターフェイスを実装しています。なのでC++/CLI側のアセンブリ内メソッドがICollection<T>オブジェクトを戻り値に返せば、C#やVBでこれを受け取れます。また、ICollection<T>は同時にICollection／IEnumerable<T>／IEnumerableインターフェイスを継承したインターフェイスでもあるので、foreachキーワード（C#）やFor Each...Nextステートメント（VB）によってコンテナ内の要素を列挙することができます。

　cliext::vector<T>クラスを例に取ると、vector<T>のクラス階層は下図のようになります。

vector<T>クラスのクラス階層

　現行製品のVS 2005で試してみましょう。

INDEX
	［特集］
	Vista時代のVisual C++の流儀（前編）
	Vista到来。既存C／C++資産の.NET化を始めよう！
	1．Vista時代にC／C++はもはやお払い箱なのか？
	2．C／C++資産をどこまで生かせる？
	3．ネイティブ・オブジェクトをマネージ・コードでくるむ
	4．文字コード変換
	Vista時代のVisual C++の流儀（中編）
	MFCから.NETへの実践的移行計画
	1．C++/CLIによるWindowsフォーム・アプリケーション
	2．言語をまたいだDocument／Viewアーキテクチャ
	3．.NET移行前のMFCサンプル・アプリケーション
	4．MFCのDocument／Viewアーキテクチャの.NET化
	5．MFCで書かれたDocumentを.NET化する2つの方法
	Vista時代のVisual C++の流儀（後編）
	STL/CLRによるDocument／Viewアーキテクチャ
	1．STL/CLRとは
	2．STL/CLRの特徴
	3．Visual Studio 2005で試す
	4．おまけ：NUnitの活用

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