QMap徹底解説: keyValueEnd()でQtのマップを自在に操る

2025-05-27

QMapとは

まず、QMap はQtの汎用コンテナクラスの一つで、キーと値のペア(key-value pair)を格納し、キーによる高速な検索を提供します。キーは一意であり、自動的にソートされた順序で格納されます。

イテレータとは

イテレータは、コンテナ内の要素に順次アクセスするためのオブジェクトです。C++の標準ライブラリ(STL)のイテレータと似た概念です。QMap には、通常の QMap::iteratorQMap::const_iterator に加えて、キーと値のペアを直接扱うための QMap::key_value_iterator があります。

QMap::keyValueEnd() は、QMap 内の最後の要素の「次の」位置を指すSTLスタイルのイテレータを返します。これは、実際の要素を指すわけではなく、ループの終了条件として使われる「番兵」のようなものです。

具体的には、QMap のすべてのキーと値のペアを巡回(イテレート)する際に使用されます。例えば、QMap::keyValueBegin() で最初の要素を指すイテレータを取得し、QMap::keyValueEnd() と比較することで、ループの終わりを判断します。

使用例:

QMap<QString, int> myMap;
myMap["one"] = 1;
myMap["two"] = 2;
myMap["three"] = 3;

// QMap::key_value_iterator を使用してキーと値のペアをイテレート
for (auto it = myMap.keyValueBegin(); it != myMap.keyValueEnd(); ++it) {
    qDebug() << "Key:" << it->first << ", Value:" << it->second;
}

このコードでは、itmyMap.keyValueEnd() と等しくなるまでループが続きます。it->first でキーを、it->second で値を取得できます。

なぜ keyValueEnd() が必要なのか

通常の QMap::begin()QMap::end() は、値のみを返す QMap::iterator を返します。しかし、QMap::keyValueEnd()QMap::keyValueBegin() を使用すると、イテレータのデリファレンス(*it)によって std::pair<const Key, T> のようなキーと値のペアを直接取得できるため、C++17の構造化束縛(structured bindings)と組み合わせてより簡潔なコードを書くことができます。

// C++17の構造化束縛を使った例
for (auto [key, value] : myMap.asKeyValueRange()) { // Qt 6.4以降の asKeyValueRange() を使用
    qDebug() << "Key:" << key << ", Value:" << value;
}


QMap::keyValueEnd() は、QMap をSTLスタイルイテレータ(QMap::key_value_iterator)で巡回する際の終端を示すイテレータであり、主にループの終了条件として使われます。この性質上、直接的なエラーは少ないですが、関連するイテレータの扱い方や QMap の特性に起因する問題が発生することがあります。

イテレータの無効化 (Iterator Invalidation)

問題
QMap のイテレーション中に QMap の要素を変更(追加、削除)すると、イテレータが無効になり、クラッシュや未定義動作を引き起こす可能性があります。


QMap<QString, int> myMap;
myMap["one"] = 1;
myMap["two"] = 2;

for (auto it = myMap.keyValueBegin(); it != myMap.keyValueEnd(); ++it) {
    if (it->first == "one") {
        myMap.remove("two"); // ★ イテレータが無効になる可能性あり
    }
    qDebug() << "Key:" << it->first << ", Value:" << it->second;
}

トラブルシューティング

  • Qt 6.4以降の QMap::erase(iterator) を使用する
    Qt 6.4以降では、QMap::erase(iterator) が削除された要素の次の有効なイテレータを返すため、安全にイテレーションしながら削除できます。
    QMap<QString, int> myMap;
    myMap["one"] = 1;
    myMap["two"] = 2;
    myMap["three"] = 3;
    
    for (auto it = myMap.keyValueBegin(); it != myMap.keyValueEnd(); ) {
        if (it->first == "two") {
            it = myMap.erase(it); // 削除後、次の有効なイテレータを取得
        } else {
            ++it;
        }
    }
    
  • QMutableMapIterator を使用する (Qt 5.x以前)
    QMutableMapIterator は、イテレーション中に要素の削除を安全に行うための専用のイテレータです。
    QMap<QString, int> myMap;
    myMap["one"] = 1;
    myMap["two"] = 2;
    
    QMutableMapIterator<QString, int> i(myMap);
    while (i.hasNext()) {
        i.next();
        if (i.key() == "two") {
            i.remove(); // 安全に要素を削除
        }
    }
    

誤ったイテレータの比較

問題
QMap::keyValueBegin() から取得したイテレータを、異なる QMap オブジェクトの keyValueEnd() と比較しようとすると、論理的なエラーやクラッシュにつながります。


QMap<QString, int> map1;
map1["a"] = 1;

QMap<QString, int> map2;
map2["b"] = 2;

// 誤った比較
if (map1.keyValueBegin() == map2.keyValueEnd()) { // ★ 論理的なエラー
    // ...
}

トラブルシューティング
常に同じ QMap オブジェクトから取得した begin/end イテレータのペアを使用するようにしてください。

不適切なキーの型 (operator< の欠如または不適切さ)

問題
QMap はキーをソート順に格納するため、キーの型 Key には operator<() が定義されている必要があります。これが欠落しているか、正しく実装されていない場合、コンパイルエラーになったり、予期せぬソート順序になったりします。


// operator< が定義されていないカスタムクラスをキーにする場合
class MyCustomKey {};

QMap<MyCustomKey, int> myMap; // ★ コンパイルエラーまたは未定義動作の可能性

トラブルシューティング
QMap のキーとして使用するカスタム型には、厳密弱順序(Strict Weak Ordering)を定義する operator<() を適切に実装してください。

class MyCustomKey {
public:
    int id;
    QString name;

    bool operator<(const MyCustomKey& other) const {
        if (id != other.id) return id < other.id;
        return name < other.name; // IDが同じ場合は名前で比較
    }
};

QMap<MyCustomKey, int> myMap; // OK

一時オブジェクトへのイテレータの使用

問題
QMap は暗黙的な共有(Implicit Sharing)を使用しており、コピーは非常に高速ですが、一時オブジェクトに対してイテレータを取得し、そのオブジェクトがスコープを抜けるとイテレータが無効になることがあります。


QMap<QString, int> createMap() {
    QMap<QString, int> tempMap;
    tempMap["test"] = 100;
    return tempMap;
}

// 悪い例: 一時オブジェクトのイテレータを保持
// auto it = createMap().keyValueBegin(); // ★ 危険!一時オブジェクトが破棄されると it は無効になる
// auto endIt = createMap().keyValueEnd(); // 同上

トラブルシューティング
イテレータを使用する QMap オブジェクトが、イテレータが有効な間、必ず有効なスコープ内にあることを確認してください。通常は、QMap オブジェクトを関数内でローカル変数として宣言するか、クラスのメンバー変数として保持します。

QMap<QString, int> myMap = createMap(); // QMapがコピーされ、myMapが有効な間はデータも有効

for (auto it = myMap.keyValueBegin(); it != myMap.keyValueEnd(); ++it) {
    qDebug() << it->first << it->second;
}

Qtのバージョンと key_value_iterator の利用可能性

問題
QMap::key_value_iterator および QMap::keyValueBegin() / QMap::keyValueEnd() はQt 5.10で導入されました。それ以前のバージョンを使用している場合、これらの機能は利用できません。

  • 古いQtバージョンを使用している場合は、以下の代替手段を検討してください。
    • 通常の QMap::iterator を使用し、key() と value() メソッドでアクセスする
      for (auto it = myMap.begin(); it != myMap.end(); ++it) {
          qDebug() << "Key:" << it.key() << ", Value:" << it.value();
      }
      
    • QMap::keys() と QMap::value() を組み合わせて使用する (パフォーマンスに注意)
      for (const QString& key : myMap.keys()) {
          qDebug() << "Key:" << key << ", Value:" << myMap.value(key);
      }
      // myMap.keys() はキーのリストを生成するため、大規模なマップでは効率が悪い場合があります。
      
    • C++17の構造化束縛を使いたい場合
      Qt 6.4で導入された QMap::asKeyValueRange() を使用すると、レンジベースforループと構造化束縛をより自然に利用できます。古いQtバージョンで同様の機能が必要な場合は、keyValueBegin()keyValueEnd() を使用するラッパー構造体を自作するか、std::map のような標準コンテナへの変換(パフォーマンスに注意)を検討します。
  • Qt 5.10 以降にプロジェクトをアップグレードすることを検討してください。


QMap::key_value_iterator はQt 5.10で導入されました。Qt 6.4以降では、より簡潔な記法である QMap::asKeyValueRange() を使用できます。ここでは、両方の方法について説明します。

QMap::key_value_iterator を使用した基本的なイテレーション (Qt 5.10 から Qt 6.3)

これは、QMap::keyValueBegin()QMap::keyValueEnd() を直接使用する最も基本的な例です。

#include <QCoreApplication>
#include <QMap>
#include <QDebug>

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

    QMap<QString, int> studentScores;
    studentScores["Alice"] = 95;
    studentScores["Bob"] = 80;
    studentScores["Charlie"] = 70;
    studentScores["David"] = 90;

    qDebug() << "--- QMapの要素をイテレート ---";
    // QMap::keyValueBegin() から QMap::keyValueEnd() までイテレート
    // it->first でキー、it->second で値にアクセス
    for (QMap<QString, int>::key_value_iterator it = studentScores.keyValueBegin();
         it != studentScores.keyValueEnd(); ++it)
    {
        qDebug() << "生徒名:" << it->first << ", スコア:" << it->second;
    }

    return a.exec();
}

解説

  • it->first は現在のペアのキー(QString)、it->second は値(int)にアクセスします。
  • ++it でイテレータを次の要素に進めます。
  • studentScores.keyValueEnd()QMap の最後の要素の「次」を指すイテレータを返します。ループの終了条件として使用されます。
  • studentScores.keyValueBegin()QMap の最初のキーと値のペアを指すイテレータを返します。

const_key_value_iterator を使用した読み取り専用イテレーション

QMap を変更しない場合、const_key_value_iterator を使用するのが良いプラクティスです。これは、非 const バージョンと同様に動作しますが、値の変更はできません。

#include <QCoreApplication>
#include <QMap>
#include <QDebug>

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

    const QMap<QString, int> studentScores = {
        {"Alice", 95},
        {"Bob", 80},
        {"Charlie", 70}
    };

    qDebug() << "--- const QMapの要素をイテレート ---";
    // const QMap::const_key_value_iterator を使用
    for (QMap<QString, int>::const_key_value_iterator it = studentScores.constKeyValueBegin();
         it != studentScores.constKeyValueEnd(); ++it)
    {
        qDebug() << "生徒名:" << it->first << ", スコア:" << it->second;
        // it->second = 100; // コンパイルエラー: constイテレータなので値を変更できない
    }

    return a.exec();
}

C++17 構造化束縛と QMap::asKeyValueRange() (Qt 6.4 以降)

Qt 6.4以降では、QMap::asKeyValueRange() を使用することで、レンジベースforループとC++17の構造化束縛を組み合わせて、キーと値のペアを非常に簡潔にイテレートできます。これは内部的に keyValueBegin()keyValueEnd() を利用しています。

#include <QCoreApplication>
#include <QMap>
#include <QDebug>

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

    QMap<QString, int> studentScores;
    studentScores["Alice"] = 95;
    studentScores["Bob"] = 80;
    studentScores["Charlie"] = 70;
    studentScores["David"] = 90;

    qDebug() << "--- QMapの要素をレンジベースforループでイテレート (Qt 6.4以降) ---";
    // QMap::asKeyValueRange() と C++17 構造化束縛を使用
    for (auto [name, score] : studentScores.asKeyValueRange()) {
        qDebug() << "生徒名:" << name << ", スコア:" << score;
    }

    // 値を変更したい場合(QMapがconstでない場合)
    qDebug() << "\n--- スコアを更新 ---";
    for (auto [name, score] : studentScores.asKeyValueRange()) {
        if (name == "Bob") {
            score = 85; // 値の変更が可能
        }
    }

    qDebug() << "\n--- 更新後のスコア ---";
    for (auto [name, score] : studentScores.asKeyValueRange()) {
        qDebug() << "生徒名:" << name << ", スコア:" << score;
    }

    return a.exec();
}

解説

  • これは、内部的に QMap::asKeyValueRange()begin()end() メソッドを提供し、それらが QMap::keyValueBegin()QMap::keyValueEnd() を返すように実装されているため可能です。
  • for (auto [name, score] : studentScores.asKeyValueRange()) は、studentScores の各要素(キーと値のペア)を namescore という変数に展開してくれます。

イテレーション中に要素を安全に削除したい場合は、QMap::erase(iterator) を使用します。この関数は、削除された要素の次の有効なイテレータを返します。

#include <QCoreApplication>
#include <QMap>
#include <QDebug>

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

    QMap<QString, int> studentScores;
    studentScores["Alice"] = 95;
    studentScores["Bob"] = 80;
    studentScores["Charlie"] = 70;
    studentScores["David"] = 90;
    studentScores["Eve"] = 60;

    qDebug() << "--- 削除前のQMap ---";
    for (auto [name, score] : studentScores.asKeyValueRange()) {
        qDebug() << "生徒名:" << name << ", スコア:" << score;
    }

    qDebug() << "\n--- スコアが80未満の生徒を削除 ---";
    // イテレーション中に削除を行う際は、erase()の戻り値を使用することが重要
    for (auto it = studentScores.keyValueBegin(); it != studentScores.keyValueEnd(); ) {
        if (it->second < 80) {
            qDebug() << "削除:" << it->first << ", スコア:" << it->second;
            it = studentScores.erase(it); // 削除後、次の有効なイテレータを取得
        } else {
            ++it; // 削除しなかった場合は、次の要素に進む
        }
    }

    qDebug() << "\n--- 削除後のQMap ---";
    for (auto [name, score] : studentScores.asKeyValueRange()) {
        qDebug() << "生徒名:" << name << ", スコア:" << score;
    }

    return a.exec();
}
  • 要素を削除しなかった場合は、手動で ++it を呼び出して次の要素に進みます。
  • for ループの ++it の部分が通常のイテレーションとは異なります。要素を削除した場合、studentScores.erase(it) が次の有効なイテレータを返すため、それを it に再代入します。


以下に、keyValueEnd() を使用しない QMap のイテレーション方法と、それぞれの特徴、適用ケースを説明します。

QMap::iterator および QMap::end() を使用する方法 (伝統的なSTLスタイル)

これは、QMap::key_value_iterator が導入される以前から存在する、最も一般的なSTLスタイルのイテレーション方法です。it.key()it.value() を使用してキーと値にアクセスします。

特徴

  • パフォーマンス
    key_value_iterator と同等のパフォーマンスです。
  • 値への直接アクセス
    *it は値の参照を返します。キーには it.key() でアクセスする必要があります。
  • 汎用性
    どのQtバージョンでも利用できます(Qt 4から現在まで)。

コード例

#include <QCoreApplication>
#include <QMap>
#include <QDebug>

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

    QMap<QString, int> studentScores;
    studentScores["Alice"] = 95;
    studentScores["Bob"] = 80;
    studentScores["Charlie"] = 70;

    qDebug() << "--- QMap::iterator を使用したイテレーション ---";
    for (QMap<QString, int>::iterator it = studentScores.begin();
         it != studentScores.end(); ++it)
    {
        qDebug() << "生徒名:" << it.key() << ", スコア:" << it.value();
    }

    // const QMapの場合
    const QMap<QString, int> constStudentScores = studentScores;
    qDebug() << "\n--- const QMap::const_iterator を使用したイテレーション ---";
    for (QMap<QString, int>::const_iterator it = constStudentScores.constBegin();
         it != constStudentScores.constEnd(); ++it)
    {
        qDebug() << "生徒名:" << it.key() << ", スコア:" << it.value();
    }

    return a.exec();
}

Javaスタイルイテレータ (QMapIterator, QMutableMapIterator)

Qt は、Javaのイテレータに似た独自のイテレータクラスを提供しています。これは、より明確なAPIを持つ傾向があり、特にイテレーション中に要素を安全に削除する必要がある場合に便利です。

特徴

  • パフォーマンス
    通常のSTLスタイルイテレータと同等か、わずかにオーバーヘッドがある可能性がありますが、一般的には問題になりません。
  • 前方・後方移動
    previous()toBack(), toFront() など、より柔軟な移動が可能です。
  • 安全な削除
    QMutableMapIterator を使用すると、イテレーション中に要素を安全に削除できます。
  • 明示的な操作
    hasNext(), next(), key(), value() などのメソッドで明確な操作を行います。

コード例

#include <QCoreApplication>
#include <QMap>
#include <QMapIterator>
#include <QMutableMapIterator>
#include <QDebug>

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

    QMap<QString, int> studentScores;
    studentScores["Alice"] = 95;
    studentScores["Bob"] = 80;
    studentScores["Charlie"] = 70;
    studentScores["David"] = 90;
    studentScores["Eve"] = 60;

    qDebug() << "--- QMapIterator を使用したイテレーション ---";
    QMapIterator<QString, int> i(studentScores);
    while (i.hasNext()) {
        i.next(); // 次の要素に進む
        qDebug() << "生徒名:" << i.key() << ", スコア:" << i.value();
    }

    qDebug() << "\n--- QMutableMapIterator を使用したイテレーションと削除 ---";
    QMutableMapIterator<QString, int> j(studentScores);
    while (j.hasNext()) {
        j.next();
        if (j.value() < 80) {
            qDebug() << "削除 (Javaスタイル):" << j.key() << ", スコア:" << j.value();
            j.remove(); // 要素を削除
        }
    }

    qDebug() << "\n--- 削除後のQMap (Javaスタイル) ---";
    QMapIterator<QString, int> k(studentScores);
    while (k.hasNext()) {
        k.next();
        qDebug() << "生徒名:" << k.key() << ", スコア:" << k.value();
    }

    return a.exec();
}

キーのリストと値のルックアップ

キーのリストをまず取得し、それを使って各キーの値をルックアップする方法です。

特徴

  • パフォーマンスの懸念
    QMap::keys() がキーのリストを生成する際にコピーが発生するため、非常に大規模なマップでは効率が低下する可能性があります。また、value() によるルックアップも各要素で行われます。
  • シンプルさ
    コードが非常に読みやすい場合があります。

コード例

#include <QCoreApplication>
#include <QMap>
#include <QDebug>
#include <QList> // QList<Key> を使用するため

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

    QMap<QString, int> studentScores;
    studentScores["Alice"] = 95;
    studentScores["Bob"] = 80;
    studentScores["Charlie"] = 70;

    qDebug() << "--- QMap::keys() を使用したイテレーション ---";
    QList<QString> keys = studentScores.keys(); // キーのリストを取得
    for (const QString& key : keys) {
        qDebug() << "生徒名:" << key << ", スコア:" << studentScores.value(key);
    }

    // QMap::values() を使用して値のみをイテレートすることも可能
    qDebug() << "\n--- QMap::values() を使用したイテレーション (値のみ) ---";
    for (int score : studentScores.values()) {
        qDebug() << "スコア:" << score;
    }

    return a.exec();
}

Qt 4 では、Qt独自の foreach キーワードが提供されていました。これは非常に簡潔でしたが、C++11のレンジベースforループの登場により非推奨となり、Qt 6では削除されています。

特徴

  • 非推奨
    新しいコードでは使用すべきではありません。
  • 簡潔性 (過去)
    非常に短いコードで書けました。
// #include <QCoreApplication>
// #include <QMap>
// #include <QDebug>

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

//     QMap<QString, int> studentScores;
//     studentScores["Alice"] = 95;
//     studentScores["Bob"] = 80;

//     // Qt 4 の foreach キーワード (非推奨)
//     foreach (const QString& name, studentScores.keys()) {
//         qDebug() << "生徒名:" << name << ", スコア:" << studentScores.value(name);
//     }

//     return a.exec();
// }
  • 非常に大規模なマップでなく、コードの読みやすさを重視する場合は、QMap::keys() を使う方法も検討できますが、パフォーマンス要件を考慮してください。
  • イテレーション中の安全な削除が最優先される場合は、QMutableMapIterator が有効な選択肢です(Qt 6.0 以降の erase(iterator) も検討)。
  • 古いQtバージョンや、単純にキーと値に分かれてアクセスしたい場合は、QMap::begin() / QMap::end()it.key(), it.value() の組み合わせが適切です。
  • Qt 5.10 から Qt 6.3 の間であれば、QMap::keyValueBegin() / QMap::keyValueEnd() がベストな選択肢です。
  • 最新のQt (6.4以降) であれば、QMap::asKeyValueRange() とC++17の構造化束縛が最も推奨される方法であり、最も簡潔で安全です。