Qt QRegExp::countIn() の使い方と代替方法：日本語解説

QRegExp::countIn() とは

QRegExp::countIn() は、Qtの正規表現クラス QRegExp のメンバ関数の一つで、指定された文字列（またはQString）の中で、正規表現にマッチする部分の重複しない出現回数を数えるために使用されます。

関数のシグネチャ

int QRegExp::countIn(const QString &str) const

• 戻り値: 文字列 str の中で、この QRegExp オブジェクトの正規表現にマッチする重複しない部分の数を返します。マッチする部分が一つもない場合は 0 を返します。
• const: この関数はオブジェクトの状態を変更しないことを示します。
• const QString &str: 検索対象となる文字列です。

動作の詳細

countIn() 関数は、文字列 str を先頭から順に検索し、正規表現にマッチする最初の部分を見つけます。マッチが見つかると、そのマッチした部分の直後の位置から検索を再開し、次のマッチを探します。このようにして、重複しないマッチのみをカウントしていきます。

使用例

#include <QCoreApplication>
#include <QRegExp>
#include <QDebug>

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

    QString text = "apple banana apple orange apple";
    QRegExp rx("apple");

    int count = rx.countIn(text);
    qDebug() << "The word 'apple' appears" << count << "times."; // 出力: The word 'apple' appears 3 times.

    QString text2 = "abababa";
    QRegExp rx2("aba");

    int count2 = rx2.countIn(text2);
    qDebug() << "The pattern 'aba' appears" << count2 << "times."; // 出力: The pattern 'aba' appears 2 times.

    QString text3 = "1234567890123";
    QRegExp rx3("\\d+"); // 1つ以上の数字

    int count3 = rx3.countIn(text3);
    qDebug() << "There are" << count3 << "sequences of digits."; // 出力: There are 1 sequences of digits. (全体が1つのマッチ)

    QString text4 = "a1b2c3d";
    QRegExp rx4("\\d"); // 1つの数字

    int count4 = rx4.countIn(text4);
    qDebug() << "There are" << count4 << "individual digits."; // 出力: There are 3 individual digits.

    return a.exec();
}

• 戻り値: マッチした回数を整数値で返します。
• 正規表現の準備: countIn() を呼び出す前に、QRegExp オブジェクトに適切な正規表現を設定しておく必要があります。
• 重複しないマッチ: countIn() は、一度マッチした部分を再利用して次のマッチを探しません。例えば、文字列 "abababa" に対して正規表現 "aba" を使用した場合、最初と最後の "aba" はマッチしますが、中央の "aba" は最初のマッチによって消費された部分と重複するためカウントされません。

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一般的なエラーとトラブルシューティング

1. • 原因
     正規表現の構文が間違っている、または意図したパターンと異なる正規表現を使用している。
   • 症状
     countIn() が期待通りの回数を返さない（0回になる、または過剰にカウントされる）。
   • トラブルシューティング
     
     • 正規表現の構文を再確認し、Qtの QRegExp がサポートする構文であることを確認してください。（Perl互換の正規表現エンジンを使用しています）
     • 正規表現テスター（オンラインのものや、Qt Creatorの正規表現エディタなど）を使用して、意図したパターンに正しくマッチするかどうかを個別にテストしてください。
     • 特殊文字（., *, +, ?, ^, $, [], {}, (), \ など）のエスケープが適切に行われているか確認してください。例えば、リテラルのドットにマッチさせたい場合は \. とする必要があります。
     • 大文字・小文字の区別 (setCaseSensitivity()) やワイルドカードモード (setWildcard()) など、QRegExp の設定が意図通りになっているか確認してください。デフォルトでは大文字・小文字を区別し、正規表現モードです。

2. 重複しないマッチの理解不足 (Misunderstanding Non-Overlapping Matches)

   • 原因
     countIn() は重複しないマッチのみをカウントするため、期待したよりも少ない回数しかカウントされないことがあります。
   • 症状
     直感的にはもっと多く出現しているはずのパターンが、countIn() では少ない回数しか返されない。
   • トラブルシューティング
     
     • countIn() の「重複しない」という性質を理解してください。一度マッチした部分は、次のマッチの検索開始位置から除外されます。
     • もし重複するマッチをカウントしたい場合は、indexIn() をループ内で使用し、マッチした位置をずらしながらカウントする必要があります。

3. 検索対象文字列の誤り (Incorrect Target String)

   • 原因
     countIn() に渡す文字列が意図したものと異なっている。
   • 症状
     全くマッチしない（0を返す）、または期待しない回数を返す。
   • トラブルシューティング
     
     • countIn() を呼び出す前に、検索対象の QString の内容をデバッグ出力などで確認してください。
     • 文字列のエンコーディングに問題がないか確認してください。

4. QRegExp オブジェクトの状態 (State of QRegExp Object)

   • 原因
     同じ QRegExp オブジェクトを複数の異なる正規表現で使用している場合に、意図しない正規表現が設定されたままになっている。
   • 症状
     以前に設定した正規表現で countIn() が動作してしまう。
   • トラブルシューティング
     
     • countIn() を呼び出す前に、必ず QRegExp オブジェクトに意図した正規表現を setPattern() などで設定していることを確認してください。

5. エスケープシーケンスの扱い (Handling Escape Sequences)

   • 原因
     C++の文字列リテラル内でのエスケープシーケンスと、正規表現のエスケープシーケンスが混同している。
   • 症状
     特殊文字が正しくマッチしない。例えば、\d を文字列リテラルでそのまま書くと、C++のエスケープシーケンスとして解釈される可能性があります。
   • トラブルシューティング
     
     • 正規表現内でバックスラッシュ \ を使用する場合は、C++の文字列リテラル内では \\ とエスケープする必要があります。例えば、数字にマッチさせる場合は "\\d" と書きます。
     • 生の文字列リテラル (raw string literal) R"(...)" を使用すると、バックスラッシュのエスケープが不要になるため便利です。例：QRegExp rx(R"(\d+)");

6. パフォーマンスの問題 (Performance Issues)

   • 原因
     非常に複雑な正規表現や非常に大きな文字列に対して countIn() を使用すると、処理に時間がかかることがあります。
   • 症状
     アプリケーションの応答が遅くなる。
   • トラブルシューティング
     
     • 正規表現をできるだけシンプルにするように検討してください。
     • もし複雑な処理が必要な場合は、indexIn() をループ内で使用し、必要に応じて処理を分割したり、他のアルゴリズムとの組み合わせを検討したりしてください。

デバッグのヒント

• Qt Creator のデバッガを使用すると、変数の内容やプログラムの実行フローを詳しく確認できます。
• 簡単なテストケースを作成し、少しずつ複雑な正規表現や文字列で試して、問題のある箇所を特定してください。
• qDebug() を使用して、QRegExp オブジェクトのパターン (pattern()) や、countIn() の戻り値をログ出力して確認してください。

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基本的な単語のカウント

#include <QCoreApplication>
#include <QRegExp>
#include <QDebug>

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

    QString text = "The quick brown fox jumps over the lazy fox.";
    QRegExp rx("fox"); // 単語 "fox" にマッチする正規表現

    int count = rx.countIn(text);
    qDebug() << "文字列中に 'fox' は" << count << "回出現します。";
    // 出力: 文字列中に 'fox' は 2 回出現します。

    return a.exec();
}

この例では、文字列 text の中に正規表現 "fox" にマッチする部分（つまり単語 "fox"）が何回出現するかを countIn() で数えています。

大文字・小文字を区別しないカウント

#include <QCoreApplication>
#include <QRegExp>
#include <QDebug>

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

    QString text = "Apple apple Banana";
    QRegExp rx("apple", Qt::CaseInsensitive); // 大文字・小文字を区別しない

    int count = rx.countIn(text);
    qDebug() << "文字列中に 'apple' (大文字・小文字区別なし) は" << count << "回出現します。";
    // 出力: 文字列中に 'apple' (大文字・小文字区別なし) は 2 回出現します。

    return a.exec();
}

ここでは、QRegExp のコンストラクタに Qt::CaseInsensitive フラグを渡すことで、大文字・小文字を区別せずに "apple" をカウントしています。

数字の連続のカウント

#include <QCoreApplication>
#include <QRegExp>
#include <QDebug>

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

    QString text = "abc123def45ghi6jkl7890";
    QRegExp rx("\\d+"); // 1つ以上の数字の連続にマッチ

    int count = rx.countIn(text);
    qDebug() << "文字列中に数字の連続は" << count << "箇所あります。";
    // 出力: 文字列中に数字の連続は 4 箇所あります。

    return a.exec();
}

正規表現 "\\d+" は、1つ以上の数字が連続する部分にマッチします。countIn() は、これらの連続した数字の塊の数を数えます。

特定の形式の単語のカウント

#include <QCoreApplication>
#include <QRegExp>
#include <QDebug>

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

    QString text = "cat dog bat car";
    QRegExp rx("\\b[a-c]at\\b"); // 'a'、'b'、'c' で始まり 'at' で終わる単語（\b は単語境界）

    int count = rx.countIn(text);
    qDebug() << "文字列中に '[a-c]at' の形式の単語は" << count << "個あります。";
    // 出力: 文字列中に '[a-c]at' の形式の単語は 2 個あります。

    return a.exec();
}

この例では、"\\b[a-c]at\\b" という正規表現を使って、単語境界 (\b) で区切られた、'a'、'b'、'c' のいずれかで始まり 'at' で終わる単語（"cat" と "bat"）の数を数えています。

複数のパターンのカウント

#include <QCoreApplication>
#include <QRegExp>
#include <QDebug>

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

    QString text = "apple banana orange apple grape banana";
    QRegExp rx("(apple|banana)"); // "apple" または "banana" にマッチ

    int count = rx.countIn(text);
    qDebug() << "文字列中に 'apple' または 'banana' は" << count << "回出現します。";
    // 出力: 文字列中に 'apple' または 'banana' は 4 回出現します。

    return a.exec();
}

正規表現 "(apple|banana)" は、"apple" または "banana" のいずれかにマッチします。countIn() は、これらのいずれかの単語が出現する回数を合計します。

• QRegExp は古いクラスであり、Qt 5 以降では QRegularExpression の使用が推奨されています。QRegularExpression はより強力で柔軟な機能を提供し、パフォーマンスも一般的に優れています。しかし、基本的な使い方は似ています。
• 正規表現の構文は非常に強力ですが、複雑になることもあります。意図したパターンに正しくマッチするように、正規表現を慎重に記述する必要があります。
• countIn() は重複しないマッチのみをカウントします。例えば、文字列 "abababa" に対して正規表現 "aba" を使用した場合、最初と最後の "aba" はカウントされますが、中央の "aba" は最初のマッチと重複するためカウントされません。

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QRegularExpression クラスとその関連メソッドを使用する

Qt 5 以降では、より強力で柔軟な QRegularExpression クラスが導入されました。QRegExp::countIn() の代替として、QRegularExpression の以下のメソッドを組み合わせて使用できます。

• globalMatch(const QString &subject, int offset = 0, MatchType matchType = NormalMatch) const: 文字列 subject の指定されたオフセット以降で、正規表現にマッチする全ての部分を検索し、QRegularExpressionMatchIterator オブジェクトを返します。このイテレータを使って、全てのマッチを順に処理できます。
• match(const QString &subject, int offset = 0, MatchType matchType = NormalMatch) const: 文字列 subject の指定されたオフセット以降で、正規表現に最初にマッチする部分を検索します。マッチした場合は QRegularExpressionMatch オブジェクトを返し、マッチしなかった場合は無効な QRegularExpressionMatch オブジェクトを返します。

globalMatch() を使用してカウントする方法 (推奨)

#include <QCoreApplication>
#include <QRegularExpression>
#include <QDebug>

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

    QString text = "apple banana apple orange apple";
    QRegularExpression re("apple");
    QRegularExpressionMatchIterator it = re.globalMatch(text);
    int count = 0;
    while (it.hasNext()) {
        QRegularExpressionMatch match = it.next();
        count++;
    }
    qDebug() << "文字列中に 'apple' は" << count << "回出現します。";
    // 出力: 文字列中に 'apple' は 3 回出現します。

    return a.exec();
}

globalMatch() は、正規表現にマッチする全ての部分をイテレータとして返します。ループを使ってイテレータを巡回し、マッチするたびにカウンタをインクリメントすることで、QRegExp::countIn() と同様の重複しないマッチの数を数えることができます。QRegularExpression は、より多くの正規表現の構文をサポートしており、パフォーマンスも一般的に優れています。

match() をループ内で使用してカウントする方法 (より手動)

#include <QCoreApplication>
#include <QRegularExpression>
#include <QDebug>

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

    QString text = "abababa";
    QRegularExpression re("aba");
    int count = 0;
    int offset = 0;
    QRegularExpressionMatch match;

    while ((match = re.match(text, offset)).hasMatch()) {
        count++;
        offset = match.capturedStart() + match.capturedLength(); // マッチした部分の直後から検索を再開
    }
    qDebug() << "文字列中に 'aba' は" << count << "回出現します。";
    // 出力: 文字列中に 'aba' は 2 回出現します。

    return a.exec();
}

この方法では、match() を使って最初にマッチする部分を見つけ、マッチが見つかったらその位置と長さを利用して、次の検索開始位置 (offset) を更新します。ループを続けることで、全ての重複しないマッチをカウントできます。

文字列操作関数と組み合わせてカウントする

正規表現を使わずに、QString の提供する文字列操作関数を組み合わせて特定の文字列の出現回数を数えることもできます。

• lastIndexOf(const QString &str, int from = -1, Qt::CaseSensitivity cs = Qt::CaseSensitive) const: 文字列 str が最後に現れるインデックスを、指定された終了位置 from 以前で逆順に検索します。見つからない場合は -1 を返します。
• indexOf(const QString &str, int from = 0, Qt::CaseSensitivity cs = Qt::CaseSensitive) const: 文字列 str が最初に現れるインデックスを、指定された開始位置 from 以降で検索します。見つからない場合は -1 を返します。

#include <QCoreApplication>
#include <QString>
#include <QDebug>

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

    QString text = "apple banana apple orange apple";
    QString target = "apple";
    int count = 0;
    int index = 0;

    while ((index = text.indexOf(target, index)) != -1) {
        count++;
        index += target.length(); // 見つかった文字列の直後から検索を再開
    }
    qDebug() << "文字列中に '" << target << "' は" << count << "回出現します。";
    // 出力: 文字列中に 'apple' は 3 回出現します。

    return a.exec();
}

この方法は、単純な固定文字列の出現回数を数える場合に有効です。正規表現のような複雑なパターンマッチングはできませんが、オーバーヘッドが少なく、高速に処理できる可能性があります。大文字・小文字を区別しない検索には、Qt::CaseInsensitive フラグを indexOf() に渡すことができます。

アルゴリズムライブラリを使用する (より高度なケース)

より複雑なテキスト処理や、特定の条件に基づいたカウントが必要な場合は、標準C++の <algorithm> ヘッダにあるアルゴリズムを利用することも考えられます。ただし、これは正規表現のような柔軟なパターンマッチングには向きません。

QRegExp::countIn() の代替としては、以下の方法が考えられます。

1. QRegularExpression クラスの globalMatch() メソッドを使用する (推奨)
   より強力で柔軟な正規表現機能を利用でき、countIn() と同様の重複しないマッチ数を効率的に数えられます。
2. QRegularExpression クラスの match() メソッドをループ内で使用する
   より手動での制御が必要な場合に適しています。
3. QString の文字列操作関数 (indexOf() など) を使用する
   単純な固定文字列の出現回数を数える場合に、正規表現よりも高速に処理できる可能性があります。
4. 標準C++のアルゴリズムライブラリを使用する
   特定の高度なテキスト処理シナリオで役立つ可能性がありますが、正規表現の代替としては限定的です。