C++の変更点

概要

ここでは、C++11以降の変更点を記載する。

C++11の変更点

C++11の拡張やライブラリを使用するためには、C++11に対応したコンパイラが必要になる。
また、コンパイラによっては、C++11の機能を使用するために、明示的にオプションで指定する必要がある。

以下は、コンパイルオプションの例である。

g++49 -std=c++11 foo.cc
g++48 -std=c++11 foo.cc
clang++ -std=c++11 foo.cc

クラスの初期化

C++11では、以下のようにクラスの初期化を定義できる。

 #include <iostream>
 
 class C
 {
    private:
       int i;
 
    public:
       C (int ia) : i(ia) {}  // ユーザ定義のコンストラクタ
       C () : C (123) {}      // デフォルトコンストラクタ
 };
 
 int main(int argc, const char *argv[])
 {
    C c;
 
    return 0;
 }

コンテナクラスの初期化

クラスでも初期化リストを扱えるように、std::initializer_listクラスガ追加された。
従来では、std::vectorクラスは、初期化リストを指定できず、push_back()で初期化するなどのコーディングを必要としていた。

 #include <vector>
 
 int main(int argc, const char *argv[])
 {
    std::vector<int> v = {1,2,3};
 
    return 0;
 }

std::mapクラスであれば、std::make_pair使用して更に面倒なコーディングが必要だったが、C++11では、以下のように記述できる。

 #include <map>
 #include <string>
 
 int main(int argc, const char *argv[])
 {
    std::map<string, int> m = {
                                 {"foo",1},
                                 {"bar",2},
                              };
    return 0;
 }

x.begin() / x.end()ではなくbegin(x) / end(x)を使用する

 #include <vector>
 #include <algorithm>
 
 int iarray[] = {9, 7 ,8, 1, 5};
 std::vector<int> ivec = {5, 4, 0, 7, 1};
 
 // C++98, C++03の記述方法
 std::sort(&iarray[0], &iarray[0] + sizeof(a) / sizeof(a[0]));
 std::sort(ivec.begin(), ivec.end());
 
 // C++11の記述方法
 std::sort(begin(iarray), end(iarray));
 std::sort(begin(ivec), end(ivec));

推論型

変数の型を推論型にすることで、プログラミングが簡単・簡素になる。
autoとRange-Looped forを組み合わせることでループが簡単に記述できる。

Range-Based Loop

全要素に順次アクセスする場合は、Range-Based Loopを使用する。

 // C++98, C++03の記述方法
 for(std::vector<double>::iterator i = dvec.begin(); i != dvec.end(); i++)
 {
    sum += *i;
 }
 
 // C++11の記述方法
 for(auto d : dvec)
 {
    total += d;
 }

constexpr

constexprを使用することで、以下のような初期化ができる。

 #include <iostream>
 
 typedef struct tag_X
 {
    int n;
 } X
 
 int main(int argc, const char *argv[])
 {
    constexpr X x = {123};
    int a[x.n] = {1};
 
    return 0;
 }

スマートポインタ

従来のnew / deleteではなく、スマートポインタを使用する。
詳細は、C++の基礎 - スマートポインタ(unique ptr)、C++の基礎 - スマートポインタ(shared ptr)、C++の基礎 - スマートポインタ(weak ptr)を参照する。

 #include <memory>
 
 std::unique_ptr<int> pihoge(new(10));
 std::shared_ptr<std::string> pstrhoge(new(""));
 std::weak_ptr<double> pdhoge(new(5.0f));

nullptr

NULLの定義が0や0Lのため、オーバーロード時の評価で期待した結果が得られない問題あり、nullptrが導入された。

 #include <iostream>
 
 void f(double *fptr)
 {
    std::cout << __PRETTY_FUNCTION__ << std::endl;
 }
 
 void f(int i)
 {
    std::cout << __PRETTY_FUNCTION__ << std::endl;
 }
 
 int main(int argc, const char *argv[])
 {
    f(0);        // f(int)
    f(nullptr);  // f(double*)
 
    {
       char *phoge1 = NULL;
       char *phoge2 = nullptr;
       if (phoge1 == phoge2)
       {
 
       }
    }
 
    return 0;
 }

C++14の変更点

C++14とは、C++11のマイナーバージョンアップとラムダ式などの機能追加を行われたC++である。
この機能を使用するためには、C++14に対応したコンパイラ(g++、clang++等)が必要である。

• 2進数リテラル
• 実行時サイズの配列
• 通常の関数の戻り値型の推論
• ジェネリックラムダ
• 一般化されたラムダキャプチャ
• constexpr関数の制限の緩和
• 変数テンプレート
• 軽量コンセプト

2進数リテラル

0bもしくは0Bのプレフィックスをつけて、数値の2進数リテラルを記述できる。

 int i = 0b1100;  // i = 12

実行時サイズの配列

配列のサイズ(要素数)を実行時の値で指定できるようになる。

 void f(std::size_t size)
 {
    int a[size];  // 実行時サイズの配列
 }

C言語とは、sizeofで値が取得できない等、細かい部分で互換性がない。
また、クラス内で使用できない場合がある。
構造体内の動的配列は、Variable Length Array In Structure(VLAIS)と呼ばれる。
C++14の実行時サイズ配列は、VLAISをサポートしない。

 void f(std::size_t size)
 {
    struct
    {
       int a[size]; // GCC VLAIS, C++14 ではエラーになる
    } valis;
 }

通常の関数の戻り値型の推論

ラムダ式と同様に、通常の関数でもreturn文から戻り値の型を推論できる。
return文のオペランドの式から推定される。

 auto f();               // 関数宣言では、戻り値の型は不明
 auto f(){return 123;};  // 関数f()の定義で、戻り値の型はintとなる。
 int x = f();            // x = 123

decltype(auto)

decltype(auto)は、戻り値型の推定に追加された機能である。
decltype(変数)で、変数の型と同じ型を指定できる。

 auto a = 10;                // int a = 10; と同義
 decltype(a) b;	             // int b; と同義
 std::vector<decltype<a> v;  // std::vector<int> v; と同義

ジェネリックラムダ

ラムダ式のパラメータがジェネリックにできる。

 [](const auto& a, const auto& b){return a > b;};

また、Varadic template parameter(パラメーターパック)も使用できる。

 auto f = [](auto ... args) {};
 f();
 f(0);
 f(0,1);
 f(0,1,2,3,4,5);

一般化されたラムダキャプチャ

非staticデータメンバーにおいて、コピーキャプチャできる。

 int x = 1;
 auto f = [y=x, &z=x] { ... };        // xをコピーしたy, xの参照をキャプチャしたz
 auto g = [y = x + 1] { return y; };  // 2を返す

ムーブキャプチャも同様にできる。

 std::unique_ptr<int> p(new int(3));
 auto f = [q = std::move(p)]{/* 何か処理 */;};

constexpr関数の制限の緩和

• if, switch による条件分岐を許可
• for, while, do-while のループの許可
• void 戻り値型の許可

  パラメータの参照で書き換えを行う

• 初期化をともなう変数宣言の許可

  static, thread_local は除く

• 変数書き換えの許可

 constexpr int abs(int i)
 {
    if (i < 0)
    {
       i = -i;
    }
 
    return i;
 }

変数テンプレート

変数定義にテンプレートを使用できる。
詳細については、変数テンプレート(Variable Templates)を参照すること。

 template <class T> constexpr T pi = T(3.1415);
 
 template <class T>
 T menseki(T hankei)
 {
    return pi<T> * hankei * hankei;
 }

軽量コンセプト

• コンセプトの軽量版
• テンプレートの型制約機能

数値区切り

数値区切りとは、数値リテラルを単一引用符で区切る機能である。
区切りの桁は任意であり、大きな数字は、区切りを入れたほうが「人に解りやすい」というメリットがある。

 int a = 1'000;	                   // 千
 long int b = 1'000'000;           // 100万
 long long int c = 1'000'000'000;  // 10億

2進数や16進数も区切ると見やすくなる。

 uint16_t a = 0b11110000'00001111;  // 1[byte]ずつ区切る
 uint32_t b = 0xff'00'ff'ff;        // 1[byte]ずつ区切る

小数点を区切ることもできる。

 double pi = 3.14159'26535;

非推奨をマークする (deprecated)

deprecated属性は、エンティティを非推奨扱いする属性である。
「非推奨扱いの名前」が使用される場合、「警告メッセージ」を出力させることができる。

 // 非推奨の関数
 [[deprecated]] char * gets(char *str);
 
 // コメント
 [[deprecated("gets is deprecated. Use gets_s instead.")]]

例えば、「非推奨の関数」はいきなり削除はできない。
現実的な解として、「非推奨の関数」の実装を置き換えることが可能かもしれないが、必ずしも置き換え可能ではなく、完全な形の置き換えができるかは不明である。
なぜなら、実装を変更することにより、互換性の問題が発生する等、サイドエフェクトが考えられるからである。
「非推奨な関数」を利用しているかどうか気付くのは難しく、C++コンパイラで警告を出し、プログラマに解決して貰う方が良い。