C言語とC++の違いを比較！オブジェクト指向と安全性の向上

// C言語での構造体
struct Student 
{
    char name[50];
    int age;
    int grade;
};

// 構造体を操作する関数（別途定義が必要）
void printStudent(struct Student s) 
{
    printf("名前: %s, 年齢: %d, 成績: %d\n", s.name, s.age, s.grade);
}

void setGrade(struct Student* s, int newGrade) 
{
    s->grade = newGrade;
}

// C++でのクラス
class Student 
{
private:
    string name;
    int age;
    int grade;

public:
    // コンストラクタ
    Student(string n, int a, int g) : name(n), age(a), grade(g) {}
    
    // メンバ関数
    void print() 
    {
        cout << "名前: " << name << ", 年齢: " << age << ", 成績: " << grade << endl;
    }
    
    void setGrade(int newGrade) 
    {
        grade = newGrade;
    }
    
    int getGrade() const 
    {
        return grade;
    }
};

// C言語での危険なコード例
void* ptr = malloc(sizeof(int));
int* intPtr = (int*)ptr;  // 明示的キャスト
char* charPtr = (char*)ptr;  // 同じポインタを異なる型として扱える

// 配列の境界を超えたアクセス
int arr[5];
arr[10] = 100;  // コンパイルエラーにならない（実行時エラーの可能性）

// C++での型安全な書き方
class SafeArray 
{
private:
    vector<int> data;

public:
    SafeArray(int size) : data(size) {}
    
    int& at(int index) 
    {
        if (index < 0 || index >= data.size()) 
        {
            throw out_of_range("配列の範囲外アクセス");
        }
        return data[index];
    }
    
    int size() const 
    {
        return data.size();
    }
};

// 使用例
SafeArray arr(5);
try 
{
    arr.at(10) = 100;  // 例外が発生
} catch (const out_of_range& e) 
{
    cout << "エラー: " << e.what() << endl;
}

// 参照型の使用
void increment(int& value) 
{
    value++;  // ポインタの場合のような複雑な操作は不要
}

int main() 
{
    int x = 5;
    increment(x);  // xの値が直接変更される
    cout << x << endl;  // 6が出力される
    return 0;
}

// C言語でのメモリ管理
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() 
{
    // メモリの確保
    int* array = (int*)malloc(5 * sizeof(int));
    
    if (array == NULL) 
    {
        printf("メモリ確保に失敗しました\n");
        return 1;
    }
    
    // 配列の使用
    for (int i = 0; i < 5; i++) 
    {
        array[i] = i * 2;
    }
    
    // メモリの解放（忘れやすい！）
    free(array);
    
    return 0;
}

// C++でのスマートポインタ使用例
#include <iostream>
#include <memory>
#include <vector>

int main() 
{
    // 自動的にメモリ管理されるvector
    std::vector<int> array(5);
    
    for (int i = 0; i < 5; i++) 
    {
        array[i] = i * 2;
    }
    
    // スマートポインタの使用
    std::unique_ptr<int[]> smartArray = std::make_unique<int[]>(5);
    
    for (int i = 0; i < 5; i++) 
    {
        smartArray[i] = i * 3;
    }
    
    // メモリは自動的に解放される
    return 0;
}

// C言語での配列処理
void processArray(int* arr, int size) 
{
    for (int i = 0; i < size; i++) 
    {
        arr[i] = arr[i] * 2 + 1;
    }
}

// C++での同等処理（最適化されたコード）
void processArray(std::vector<int>& arr) 
{
    for (auto& value : arr) 
    {
        value = value * 2 + 1;
    }
}

// さらに最適化された書き方
void processArrayOptimized(std::vector<int>& arr) 
{
    std::transform(arr.begin(), arr.end(), arr.begin(),
                   [](int x) { return x * 2 + 1; });
}

// インライン関数の例
inline int square(int x) 
{
    return x * x;
}

// 組み込みシステムでの典型的なC言語コード
#include <avr/io.h>
#include <util/delay.h>

int main(void) 
{
    // LEDポートを出力に設定
    DDRB |= (1 << PB0);
    
    while(1) 
    {
        // LEDを点灯
        PORTB |= (1 << PB0);
        _delay_ms(500);
        
        // LEDを消灯
        PORTB &= ~(1 << PB0);
        _delay_ms(500);
    }
    
    return 0;
}