１回目　導入回＋文字列

第1回授業：C++導入とCとの違い（入出力・文字列・書式制御）

🎯 目標

C言語の知識をもとに、C++の基本文法と文字列処理を理解する。

• iostream を使った標準入出力を理解する。
• std::string と char[] の違いを学ぶ。
• cout による書式制御を体験する。

🧩 授業構成（90分想定）

🧠 授業のねらい

• C言語で扱いづらかった「文字列」や「入出力フォーマット」がC++で簡潔に扱えることを体感させる。
• 今後の授業で使うstd::stringを習得し、OOPでのクラス利用にもスムーズに入れるようにする。

📘 板書・スライド例

Cの例（文字列と出力）

#include <stdio.h>
int main() {
    char name[32];
    printf("Input your name: ");
    scanf("%s", name);
    printf("Hello, %s!\n", name);
    return 0;
}

C++の例（std::string版）

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    string name;
    cout << "Input your name: ";
    cin >> name;
    cout << "Hello, " << name << "!" << endl;
    return 0;
}

💬 ポイント

• string は動的にサイズが変わる安全な文字列クラス。
• 代入・連結・比較が簡単。

string a = "Hello";
string b = "World";
string c = a + ", " + b;
if (a == "Hello") cout << c << endl;

💡 比較:

✏️ 書式制御の例

#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;

int main() {
    double pi = 3.14159265;
    cout << fixed << setprecision(3);
    cout << "pi = " << pi << endl;

    cout << setw(10) << setfill('-') << 42 << endl;
    return 0;
}

💬 ポイント

• <iomanip> によりCのprintfに近い整形出力が可能。
• setw()：桁幅指定、setfill()：埋め文字、setprecision()：小数点桁数指定。

🧩 演習課題

1. 名前と年齢を入力し、整形して出力するプログラムを作成。
   

   Name: _____
   Age : __ years old

2. std::stringを使って2つの単語を入力し、結合して表示する。
3. <iomanip>を使って3つの数値を整列表示する。

💬 授業後課題（宿題）

1. std::stringとchar[]の違いを、3つの観点（代入・結合・安全性）で説明せよ。
2. 書式制御を使って表のようなスコア表示を作るプログラムを書け。

🔎 次回予告

第2回：関数と参照・オーバーロード
C++独自の関数設計（参照渡し・デフォルト引数）を学び、関数の柔軟性を理解する。

補足資料

第1回授業補足編：書式制御とfmtライブラリ入門

🎯 目的

C++における出力整形の幅を広げ、より実践的なフォーマット出力を理解する。

• <iomanip>による標準的な書式指定を整理。
• std::format（C++20）やfmtライブラリの書式構文を紹介。
• printfとの対応関係を示し、Cからの移行をスムーズにする。

🧩 <iomanip>による標準フォーマットまとめ

💡 ポイント

• setw() は 次の出力にのみ有効（毎回指定が必要）。
• setfill() は 継続して有効。
• fixed を指定しない場合、整数部分や小数点以下が自動的に最適化される。

🧠 応用例：表形式出力

#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;

int main() {
    cout << left << setw(10) << "Name" << right << setw(8) << "Score" << endl;
    cout << setfill('-') << setw(18) << "" << endl;
    cout << setfill(' ');

    cout << left << setw(10) << "Alice" << right << setw(8) << 95 << endl;
    cout << left << setw(10) << "Bob"   << right << setw(8) << 87 << endl;
    cout << left << setw(10) << "Chris" << right << setw(8) << 100 << endl;
}

出力例：

Name         Score
------------------
Alice           95
Bob             87
Chris          100

🧩 std::format (C++20）とfmtライブラリ

C++20以降では、Python風の書式指定が可能なstd::formatが導入されています。旧環境ではfmtライブラリ（https://github.com/fmtlib/fmt）を使用できます。

使い方例

#include <format> // C++20以降
#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    string name = "Alice";
    int score = 95;
    double rate = 0.8765;

    cout << format("Name: {:<10} | Score: {:>4d} | Rate: {:.2f}\n", name, score, rate);
}

出力：

Name: Alice      | Score:   95 | Rate: 0.88

💬 fmtライブラリでの使用例（C++17以前）

#include <fmt/core.h>
#include <string>

int main() {
    std::string name = "Bob";
    int age = 20;
    fmt::print("Hello, {}! You are {} years old.\n", name, age);
}

出力：

Hello, Bob! You are 20 years old.

🔍 比較：Cのprintf関数との違い

💡 まとめ

• <iomanip> は既存Cライクコードに馴染む標準方式。
• std::format / fmt は現代的で読みやすく、ゲームデバッグ出力などに最適。
• どちらも「Cのprintfより安全で拡張性が高い」という点を体験させるのが狙い。

🔎 次にやるとよい演習

1. 数値を右寄せ・左寄せしてスコア表を整形。
2. fmt::print を使ってデバッグメッセージを出すツール関数を作る。
3. std::format でログ出力を作り、cout版と比較する。