初心者必見！Qt QList::empty()を使った実践コード例で学ぶリスト操作の基本

目的

このメソッドは、QListオブジェクトが要素を何も含んでいない（つまり空である）かどうかをチェックするために使用されます。

戻り値

• false: QListが一つ以上の要素を含んでいる場合。
• true: QListが空の場合（要素が一つも含まれていない場合）。

使い方

通常、リストの内容を処理する前に、リストが空でないことを確認するために使用されます。例えば、空のリストから要素にアクセスしようとすると、プログラムがクラッシュする可能性があります。

例

#include <QList>
#include <QDebug>

int main() {
    QList<int> myList;

    qDebug() << "Is myList empty? " << myList.empty(); // 出力: true

    myList.append(10);
    myList.append(20);

    qDebug() << "Is myList empty? " << myList.empty(); // 出力: false

    myList.clear(); // リストの全ての要素を削除

    qDebug() << "Is myList empty after clearing? " << myList.empty(); // 出力: true

    return 0;
}

この例では、myList.empty()がどのようにQListの状態に応じてtrueまたはfalseを返すかを示しています。

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QList::empty()メソッドは、リストが空かどうかを真偽値で返すため、それ自体がエラーを引き起こすことはほとんどありません。しかし、このメソッドの戻り値を適切に扱わないと、ランタイムエラーや論理的なバグにつながることがあります。

空のリストへのアクセス (Dereferencing an empty list's iterator / Accessing elements of an empty list)

これは最も一般的な問題です。empty()メソッドを使わずに、空のQListに対して要素アクセスを試みると、クラッシュ（セグメンテーションフォールトなど）が発生する可能性があります。

エラーの例

QList<int> myList;
// myList.empty() は true を返す状態
// if (!myList.empty()) { // このチェックがない場合
    int value = myList.first(); // クラッシュする可能性が高い
// }

トラブルシューティング

• 常にempty()でチェックする
  リストから要素を取り出す前に、必ずempty()（またはisEmpty()）メソッドでリストが空でないことを確認してください。

QList<int> myList;
// ... リストに要素を追加するかもしれないコード ...

if (!myList.empty()) { // これが重要！
    int value = myList.first();
    qDebug() << "最初の要素: " << value;
} else {
    qDebug() << "リストは空です。";
}

• イテレータの範囲チェック
  イテレータを使用する場合（begin()やend()など）、イテレータが有効な範囲を指していることを常に確認してください。特に、QList::begin()がQList::end()と同じである場合（リストが空の場合）、イテレータを逆参照（dereference）しようとすると未定義動作になります。

QList<int> myList;
// ...

if (myList.begin() != myList.end()) { // Qt 6 では特に重要
    int value = *myList.begin(); // 有効な要素にのみアクセス
    qDebug() << "最初の要素: " << value;
} else {
    qDebug() << "リストは空です。";
}

Qt 5 と Qt 6 の違いに注意
Qt 5では、空のQListのbegin()を逆参照すると、環境によっては0を返すなどの動作をすることがありましたが、これは未定義動作であり、Qt 6では確実にクラッシュするようになっています。このため、空チェックは必須です。

論理的な誤解 (Logical misunderstanding)

empty()の戻り値を誤解したり、期待と異なるタイミングでリストの内容が変更されたりすることで、論理的なバグが発生することがあります。

エラーの例

QList<QString> processingQueue;
processingQueue.append("Task A");
processingQueue.append("Task B");

// 別の場所で処理が行われ、リストがクリアされる可能性がある
// processingQueue.clear(); // 例えば、ここでクリアされてしまう

if (!processingQueue.empty()) {
    // リストは空ではないと「思っている」が、実際には空になっている可能性
    QString task = processingQueue.takeFirst();
    // ここで takeFirst() が呼ばれてしまうと、クラッシュまたは意図しない動作
}

トラブルシューティング

• スレッドセーフティ
  複数のスレッドからQListにアクセスする場合、リストの内容が予期せず変更される可能性があります。この場合、ミューテックス（QMutexなど）を使用して、リストへのアクセスを同期させる必要があります。

QMutex mutex;
QList<QString> processingQueue;

// スレッドA:
mutex.lock();
if (!processingQueue.empty()) {
    QString task = processingQueue.takeFirst();
    mutex.unlock();
    // タスクを処理
} else {
    mutex.unlock();
    qDebug() << "キューは空です。";
}

// スレッドB:
mutex.lock();
processingQueue.append("New Task");
mutex.unlock();

• 処理フローの確認
  リストの内容が変更される可能性のあるすべてのコードパスを追跡し、empty()が呼ばれる時点でリストがどのような状態にあるかを正確に把握してください。特に、関数呼び出しの前後でリストの内容が変わる可能性がないか確認します。

意図しないコピー (Unintended copies)

QListを関数引数として渡す際に、値渡し（デフォルト）にするとコピーが作成されます。このコピーに対してempty()を呼んでも、元のリストの状態は反映されません。

エラーの例

void processList(QList<int> list) { // 値渡しなのでコピーが作成される
    if (list.empty()) {
        qDebug() << "コピーされたリストは空です。";
    }
    list.append(100); // これは元のリストには影響しない
}

int main() {
    QList<int> originalList;
    processList(originalList); // 空のリストがコピーされる
    qDebug() << "元のリストは空ですか？" << originalList.empty(); // true のまま
    return 0;
}

トラブルシューティング

• 参照渡しまたはポインタ渡し
  QListの内容を変更したり、元のリストの状態を正確に反映させたい場合は、参照（QList<T>&）またはポインタ（QList<T>*）で引数を渡してください。

void processList(QList<int>& list) { // 参照渡し
    if (list.empty()) {
        qDebug() << "元のリストは空です。";
    }
    list.append(100); // 元のリストが変更される
}

int main() {
    QList<int> originalList;
    processList(originalList);
    qDebug() << "元のリストは空ですか？" << originalList.empty(); // false になる
    return 0;
}

初期化忘れ (Uninitialized QList)

これはempty()自体が問題ではなく、QListが正しく初期化されていない場合に発生する可能性のある問題です。しかし、QListのコンストラクタはデフォルトで空のリストを作成するため、通常は問題になりません。

例

// ほとんどの場合、問題にならないが、理論的にはあり得る
QList<int> *myListPtr; // ポインタは初期化されていない
// if (myListPtr->empty()) { // クラッシュする可能性（NULLポインタの逆参照）
//     // ...
// }

// 正しい使い方:
QList<int> *myListPtr = new QList<int>();
if (myListPtr->empty()) { // これなら安全
    qDebug() << "新しく作成されたリストは空です。";
}
delete myListPtr;

• スタック上のオブジェクトを推奨
  ほとんどの場合、ヒープ上にQListを作成する必要はありません。スタック上のオブジェクトとして宣言する方が、メモリ管理が簡単で安全です。
• ポインタの初期化
  QListのポインタを使用する場合は、必ずnewでインスタンスを作成し、初期化してから使用してください。

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例1: リストが空でないことを確認してから要素にアクセスする

これは最も基本的で重要な使用例です。空のリストから要素にアクセスしようとすると、プログラムがクラッシュする可能性があります。

#include <QCoreApplication>
#include <QList>
#include <QDebug> // qDebug() を使うために必要

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);

    QList<QString> names;

    // 例1a: 空のリスト
    qDebug() << "--- 例1a: 空のリスト ---";
    if (names.empty()) { // empty() で空であることを確認
        qDebug() << "リストは空です。要素にアクセスできません。";
    } else {
        qDebug() << "リストの最初の要素: " << names.first(); // 安全ではない
    }

    // 例1b: 要素を追加したリスト
    qDebug() << "\n--- 例1b: 要素を追加したリスト ---";
    names.append("Alice");
    names.append("Bob");
    names.append("Charlie");

    if (!names.empty()) { // empty() が false (空ではない) であることを確認
        qDebug() << "リストは空ではありません。";
        qDebug() << "リストの最初の要素: " << names.first(); // 安全にアクセス
        qDebug() << "リストの最後の要素: " << names.last();  // 安全にアクセス
    } else {
        qDebug() << "リストは空です。";
    }

    // 例1c: リストがクリアされた後
    qDebug() << "\n--- 例1c: リストがクリアされた後 ---";
    names.clear(); // 全ての要素を削除

    if (names.empty()) {
        qDebug() << "リストはクリアされ、空になりました。";
    } else {
        qDebug() << "リストはまだ要素を含んでいます。";
    }

    return a.exec();
}

解説

• if (!names.empty()) の条件を使うことで、リストに要素が存在する場合にのみfirst()やlast()などの要素アクセス関数を呼び出すことができます。これにより、未定義動作やクラッシュを防ぎます。
• !names.empty() は「リストが空ではない」という意味になります。
• names.empty() はリストが空であれば true、そうでなければ false を返します。

例2: キュー（待ち行列）の実装で、処理するタスクがあるか確認する

QListをキューとして使う場合、次のタスクを取り出す前にキューが空でないことを確認するためにempty()がよく使われます。

#include <QCoreApplication>
#include <QList>
#include <QDebug>
#include <QTimer> // QTimerを使って時間差で処理をシミュレート

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);

    QList<QString> taskQueue;
    taskQueue.append("Download File A");
    taskQueue.append("Process Data X");
    taskQueue.append("Upload Report Z");

    // QTimerを使って、キューからタスクを順番に処理するのをシミュレート
    QTimer timer;
    timer.setInterval(1000); // 1秒ごとに処理
    timer.setSingleShot(false); // 繰り返し実行

    QObject::connect(&timer, &QTimer::timeout, [&]() {
        if (!taskQueue.empty()) { // キューにタスクがあるか確認
            QString currentTask = taskQueue.takeFirst(); // 先頭のタスクを取り出す
            qDebug() << "処理中: " << currentTask << " (残りタスク数: " << taskQueue.size() << ")";
        } else {
            qDebug() << "全てのタスクを処理しました。タイマーを停止します。";
            timer.stop(); // 全てのタスクが完了したらタイマーを停止
            a.quit(); // アプリケーションを終了
        }
    });

    timer.start(); // タイマーを開始

    return a.exec();
}

解説

• 全てのタスクが処理されたら、empty() が true を返すようになり、その時点でタイマーを停止し、アプリケーションを終了します。
• taskQueue.takeFirst() は、リストの先頭の要素を削除して返すメソッドです。リストが空のときにこれを呼び出すとエラーになるため、empty() によるチェックが不可欠です。
• taskQueue.empty() を使用して、キューにまだ処理すべきタスクが残っているかどうかをチェックしています。

例3: ループ処理でリストの全ての要素を安全に処理する

QListの要素を全て処理する際に、途中で要素を削除したり追加したりする場合にempty()が役立つことがあります。ただし、通常はQtのイテレータや範囲ベースforループの方が推奨されます。しかし、特定の条件でempty()を使うパターンも考えられます。

#include <QCoreApplication>
#include <QList>
#include <QDebug>

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);

    QList<int> numbers;
    numbers.append(1);
    numbers.append(2);
    numbers.append(3);
    numbers.append(4);
    numbers.append(5);

    qDebug() << "--- リストの要素を順に処理し、奇数を削除 ---";
    while (!numbers.empty()) { // リストが空になるまでループ
        int currentNum = numbers.first(); // 先頭の要素を取得 (まだ削除しない)
        qDebug() << "現在の要素: " << currentNum;

        if (currentNum % 2 != 0) { // 奇数なら削除
            qDebug() << "  奇数なので削除します: " << currentNum;
            numbers.removeFirst(); // 先頭の要素を削除
        } else {
            // 偶数なら削除しないが、次の要素に進むために現在の要素をリストから移動
            // (これはリストの先頭が常に次の処理対象になるようにするための工夫)
            // より一般的な処理では、リストをコピーしてイテレーションするか、
            // QMutableListIterator を使う方が安全です。
            qDebug() << "  偶数なので残します: " << currentNum;
            numbers.append(numbers.takeFirst()); // 先頭を末尾に移動 (再処理を避けるため)
        }

        // 無限ループを防ぐための簡単な対策（実際にはもっと複雑なロジックが必要になる場合がある）
        if (numbers.size() > 100) { // 例として
            qDebug() << "警告: 無限ループの可能性、ループを中断します。";
            break;
        }
    }

    qDebug() << "\n--- 処理後のリスト ---";
    if (numbers.empty()) {
        qDebug() << "リストは空です。";
    } else {
        qDebug() << "残った要素: " << numbers;
    }

    return a.exec();
}

• 注意点
  リストをループ中に変更する場合、イテレータが無効になる可能性があるため、QMutableListIteratorを使用するか、empty()とfirst()/takeFirst()を組み合わせるなどの慎重な設計が必要です。上記append(takeFirst())は、単純なremoveFirst()とは異なる「移動」処理です。
• この例では、ループ内でremoveFirst()やtakeFirst()を使ってリストの要素を動的に変更しています。このような動的な変更がある場合に、empty()でループの終了条件を制御することが有効です。
• while (!numbers.empty()) ループは、リストに要素がある限り処理を続けます。

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bool QList::isEmpty() const

これは、QList::empty() と全く同じ機能を提供するメソッドです。Qt 5以降、empty() は isEmpty() のエイリアスとして提供されており、どちらを使っても同じ結果が得られます。isEmpty() の方がQtの他のコンテナクラス（QString::isEmpty(), QVector::isEmpty() など）との命名の一貫性があり、より推奨される傾向にあります。

違い
機能的な違いは全くありません。単に命名の違いです。

使用例

#include <QCoreApplication>
#include <QList>
#include <QDebug>

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);

    QList<int> myList;

    qDebug() << "myList.empty(): " << myList.empty();       // true
    qDebug() << "myList.isEmpty(): " << myList.isEmpty();   // true

    myList.append(10);

    qDebug() << "myList.empty(): " << myList.empty();       // false
    qDebug() << "myList.isEmpty(): " << myList.isEmpty();   // false

    return a.exec();
}

推奨
新しいコードでは、一貫性のために isEmpty() を使用することをお勧めします。

int QList::size() const または qsizetype QList::count() const

これらのメソッドはリストに含まれる要素の数を返します。リストが空であるかどうかは、要素の数が 0 であるかどうかで判断できます。count() は size() のエイリアスです。Qt 6からは qsizetype が推奨される戻り値の型となりました。

違い

• size() / count(): 整数値を返す（要素の数）。
• empty() / isEmpty(): 真偽値を返す（リストが空かどうか）。

使用例

#include <QCoreApplication>
#include <QList>
#include <QDebug>

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);

    QList<QString> names;

    if (names.size() == 0) { // size() で空であることを確認
        qDebug() << "リストは空です (size() == 0)。";
    }

    names.append("Alice");
    names.append("Bob");

    if (names.size() > 0) { // size() で空でないことを確認
        qDebug() << "リストは空ではありません (size() > 0)。現在の要素数: " << names.size();
    }

    return a.exec();
}