C++の多重ループ（ネストループ）解説：二重ループの基本と使い方

2025年10月24日

多重ループ（ネストループ）とは？

「多重ループ（ネストループ）」とは、繰り返し処理（for文やwhile文など）の内部で、さらに別の繰り返し処理を行う構造のことです。

ループが二重になっている場合を「二重ループ」、三重になっている場合を「三重ループ」と呼びます。

この構造の最大の特徴は、「外側のループ」が1回実行されるたびに、「内側のループ」が最初から最後まで全て実行される点です。

この特性は、二次元の表（行列）やグリッド（格子状のデータ）を処理する際に非常に役立ちます。

基本構文（for文のネスト）

for文を二重にする場合の基本的な構文は以下のようになります。

// 外側のループ
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    
    // ... 外側のループの処理 (A) ...

    // 内側のループ
    for (int j = 0; j < 10; j++) {
        // ... 内側のループの処理 (B) ...
        // この処理 (B) は 5 x 10 = 50回 実行される
    }

    // ... 外側のループの処理 (C) ...
    // この処理 (C) は 5回 実行される
}

サンプルコード1：指定サイズの長方形を描画する

多重ループの最も分かりやすい例は、縦（行）と横（列）の二次元的な描画です。

この例では、ユーザーが指定した「高さ」と「幅」に基づいて、記号（#）を使った長方形を描画します。

外側のループ（縦方向）: 高さを制御し、行の改行を担当します。
内側のループ（横方向）: 幅を制御し、1行分の記号の出力を担当します。

#include <iostream>
#include <limits> // 入力検証用

int main() {
    int height = 0; // 高さ
    int width = 0;  // 幅

    // 高さを正しく入力するまでループ (do-while)
    do {
        std::cout << "長方形の高さを入力 (1以上の整数): ";
        if (!(std::cin >> height) || height <= 0) {
            std::cout << "エラー: 1以上の整数を入力してください。\n";
            std::cin.clear();
            std::cin.ignore(std::numeric_limits<std::streamsize>::max(), '\n');
            height = 0; // ループ継続
        }
    } while (height <= 0);

    // 幅を正しく入力するまでループ (do-while)
    do {
        std::cout << "長方形の幅を入力 (1以上の整数): ";
        if (!(std::cin >> width) || width <= 0) {
            std::cout << "エラー: 1以上の整数を入力してください。\n";
            std::cin.clear();
            std::cin.ignore(std::numeric_limits<std::streamsize>::max(), '\n');
            width = 0; // ループ継続
        }
    } while (width <= 0);

    std::cout << "--- 描画開始 ---\n";

    // 外側のループ (縦方向の繰り返し: h は 0 から height-1 まで)
    for (int h = 0; h < height; ++h) {
        
        // 内側のループ (横方向の繰り返し: w は 0 から width-1 まで)
        for (int w = 0; w < width; ++w) {
            // 記号を出力 (改行しない)
            std::cout << "#";
        }
        
        // 内側のループが終了 (1行分が完了) したら、改行する
        std::cout << "\n";
    }

    std::cout << "--- 描画終了 ---\n";
    return 0;
}

実行例 (高さ3, 幅5 の場合):

--- 描画開始 ---
#####
#####
#####
--- 描画終了 ---

サンプルコード2：座標グリッドと <iomanip> の `setw`

setwは、C++の標準ライブラリ<iomanip>（アイ・オー・マニピュレータ）に含まれる「操作子（マニピュレータ）」です。

setwは “Set Width”（幅を設定）の略で、次に出力するデータが最低でも指定した文字数分の幅を持つように設定します。データが指定幅より短い場合は、自動的に空白文字（スペース）が挿入されます。（デフォルトでは右揃え）

このsetwを多重ループと組み合わせることで、整然とした表を作成できます。

以下の例では、3行4列の座標グリッド (x, y) を、setwを使って幅を揃えて出力します。

#include <iostream>
#include <iomanip> // std::setw, std::right を使うために必要
#include <string>  // std::to_string を使うために必要

int main() {
    const int ROWS = 3; // 行数 (Y座標)
    const int COLS = 4; // 列数 (X座標)
    const int CELL_WIDTH = 10; // 各セルの幅 (10文字分)

    std::cout << "座標グリッドの表示を開始します (幅: " << CELL_WIDTH << ")\n";

    // 外側のループ (Y座標: 0 から ROWS-1 まで)
    for (int y = 0; y < ROWS; ++y) {
        
        // 内側のループ (X座標: 0 から COLS-1 まで)
        for (int x = 0; x < COLS; ++x) {
            
            // 表示する文字列 "(x,y)" を作成
            std::string coord = "(" + std::to_string(x) + "," + std::to_string(y) + ")";
            
            // std::setw(CELL_WIDTH) で次の出力幅を10文字に設定
            // std::right で右揃えを明示
            std::cout << std::right << std::setw(CELL_WIDTH) << coord;
        }
        
        // 1行の出力が終わったら改行
        std::cout << "\n";
    }

    std::cout << "表示が完了しました。\n";
    return 0;
}

実行結果:

座標グリッドの表示を開始します (幅: 10)
     (0,0)     (1,0)     (2,0)     (3,0)
     (0,1)     (1,1)     (2,1)     (3,1)
     (0,2)     (1,2)     (2,2)     (3,2)
表示が完了しました。

setwの効果により、各座標が指定した幅（10文字）の中で整然と並んでいることがわかります。