先生と生徒の会話形式で理解しよう

生徒

「先生、以前教わった『関数ポインタ』は便利でしたが、クラスの中にある関数（メンバ関数）もポインタで指し示すことはできるんですか？」

先生

「もちろん可能です！それを『メンバ関数ポインタ』と呼びます。ただし、普通の関数ポインタとは少しだけ書き方が違うんですよ。」

生徒

「普通の関数と何が違うんでしょうか？」

先生

「メンバ関数は『クラス』という設計図に基づいた『オブジェクト（実体）』がないと動かせない、というルールがあるからです。今日はその仕組みを、パソコン初心者の方にも分かりやすく説明しますね！」

1. メンバ関数ポインタとは？

C++のプログラミングでは、データと処理をひとまとめにした「クラス」という仕組みを使います。このクラスの中に定義された関数のことを「メンバ関数」と呼びます。

メンバ関数ポインタは、その「クラスの中にある特定の動き」の住所を保存するための変数です。普通の関数ポインタが「独立した一軒家の住所」を指すとすれば、メンバ関数ポインタは「マンションの特定の部屋にある設備（キッチンや風呂）の使い方」を指すようなものです。設備を使うには、「どの部屋（オブジェクト）の設備か」を指定する必要がありますよね？この「どの部屋か」をセットで扱うのが、メンバ関数ポインタの最大の特徴です。

2. なぜメンバ関数ポインタが必要なの？

パソコンを触ったことがない方にとって、「なぜわざわざポインタで関数を呼び出すの？」と不思議に思うかもしれません。例えば、ゲームのキャラクターを想像してください。「攻撃する」「守る」「魔法を使う」というボタンがあるとします。

もし、選択されたキャラクターや状況に応じて「ボタンを押した時の動き」を柔軟に切り替えたい場合、プログラムを直接書き換えるのではなく、「実行する動きの住所（ポインタ）」だけをすり替える方が圧倒的に効率的です。メンバ関数ポインタを使いこなせば、「状況に合わせてクラスの動きを自由自在にスイッチする」という高度なプログラムが作れるようになります。

3. メンバ関数ポインタの宣言と代入

メンバ関数ポインタの書き方は少し複雑に見えますが、パターンを覚えれば大丈夫です。キーワードは、クラス名と ::* という記号です。

基本の形：
戻り値の型 (クラス名::*ポインタ名)(引数の型);

実際に、ロボットの動きを制御するシンプルな例を見てみましょう。


#include <iostream>

// ロボットの設計図（クラス）
class Robot {
public:
    void walk() {
        std::cout << "ロボットが歩きます。" << std::endl;
    }
    void run() {
        std::cout << "ロボットが走ります！" << std::endl;
    }
};

int main() {
    // 1. メンバ関数ポインタを宣言する
    // 「Robotクラスの、戻り値なし(void)、引数なし」の関数を指すポインタ
    void (Robot::*action)();

    // 2. 関数の住所を代入する（&をつけるのがルール）
    action = &Robot::walk;

    // 3. 実際に使うには「ロボットの実体（オブジェクト）」が必要
    Robot myRobot;

    // 特殊な記号 (.*) を使って呼び出す
    (myRobot.*action)(); 

    return 0;
}

実行結果：


ロボットが歩きます。

4. オブジェクトを指すポインタと一緒に使う

C++では、オブジェクト自体もポインタ（住所）で扱うことがよくあります。「オブジェクトのポインタ」を使ってメンバ関数ポインタを呼び出すときは、->* という矢印のような記号を使います。


#include <iostream>

class Speaker {
public:
    void say(int volume) {
        std::cout << "音量 " << volume << " で話します。" << std::endl;
    }
};

int main() {
    // メンバ関数ポインタの準備（引数に int を取る関数）
    void (Speaker::*func)(int) = &Speaker::say;

    // オブジェクトのポインタを準備
    Speaker mySpeaker;
    Speaker* ptrSpeaker = &mySpeaker;

    // オブジェクトポインタ経由で、メンバ関数ポインタを実行！
    (ptrSpeaker->*func)(80);

    return 0;
}

実行結果：


音量 80 で話します。

5. 応用：状況に応じた機能の切り替え

メンバ関数ポインタが本当に輝くのは、「どの関数を呼ぶかを配列などで管理する」ときです。例えば、リモコンの「1ボタン」ならこれ、「2ボタン」ならこれ、という設定をリスト化できます。


#include <iostream>

class GamePlayer {
public:
    void attack() { std::cout << "斬りつける！" << std::endl; }
    void defense() { std::cout << "盾を構える！" << std::endl; }
};

int main() {
    GamePlayer player;
    
    // メンバ関数ポインタの配列を作る
    void (GamePlayer::*actions[])() = { &GamePlayer::attack, &GamePlayer::defense };

    int input;
    std::cout << "行動を選んでください（0:攻撃, 1:防御）: ";
    std::cin >> input;

    if (input == 0 || input == 1) {
        // 入力に応じて実行する関数を切り替える
        (player.*actions[input])();
    }

    return 0;
}

6. 注意すべきポイント

メンバ関数ポインタを扱う際に、初心者がハマりやすいポイントがいくつかあります。

カッコを忘れない： (myRobot.*action)() の最初のカッコは省略できません。優先順位の関係で、これがないと正しく動きません。
静的（static）メンバ関数は別物： static がついたメンバ関数は、普通の関数ポインタと同じ扱いになります。クラス名 ::* は使いません。
型の不一致： 引数の数や型、戻り値が少しでも違うとエラーになります。設計図をよく確認しましょう。

7. 現代のC++での代替案

実は、今のC++（C++11以降）では、std::function や std::bind といった、より読みやすく安全な仕組みが用意されています。しかし、それらの便利な道具の内部では、今回学んだメンバ関数ポインタが頑張って動いています。「根本的な仕組み」を知っていることは、バグの原因を探したり、より高速なプログラムを書いたりする際に、必ずあなたの強力な武器になります。

ポインタは「住所」を扱うもの。メンバ関数ポインタは「クラスという建物の中にある機能への案内図」です。このイメージを持って、少しずつ練習していきましょう！