Visual C++で使えるC++11

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• 1. nekko1119
• 2.  身内向けです。  Visual C++で使えるC++11の機能を、言語機能、 ライブラリに分けて紹介します。  紹介する機能は私が独断と偏見で選んだ一部です。 全て紹介するわけではありません。  コンパイラやライブラリのバグや部分対応までい くと作業量大変なのでそこら辺は触れません  内容の正しさには気をつけていますが間違えてい る可能性もあります。
• 3.  サンプルコードは暗黙に必要なヘッダのインク ルード、using namespace std;をしています。  また、イメージとしてのサンプルで、実際には動 かないコードもあります。  ライブラリの初出は所属する名前空間がstd::tr1 ではなくstdになった初めてのバージョンとしま す
• 4. Visual C++ 10.0 (Visual Studio 2010) VC10 Visual C++ 11.0 (Visual Studio 2012) VC11 Visual C++ 11.0 Community Technology Preview (Visual Studio 2012) VC11CTP Visual C++ 12.0 Preview (Visual Studio 2013 Preview) VC12PR Visual C++ 12.0 (Visual Studio 2013) VC12 Visual C++ 12.0 Community Technology Preview (Visual Studio 2013) VC12CTP
• 5.  2013年8月時点での細心のバージョンはVC12PR です。  それ以降のバージョン(VC12, VC12CTP)は公式で 公開されている開発の予定です
• 6.  変数の型を右辺式より推論する  修飾子はつかない  C/C++03までの自動変数を表すautoと互換性が なくなった template <class F, class G, class T> void call(const F& f, const G& g, const T& t) { const auto& temp = f(t); g(temp); } int main() { auto f = [](int n){return n * n;}; auto g = [](int n){return n + n;}; cout << call(f, g, 10) << endl; }
• 7.  ヌルポインタを表すリテラル  NULLはマクロで0に置換され、数値と曖昧となる 場合がある void func(int){} void func(int*){} int main() { func(10); func(nullptr); }
• 8.  戻り値を宣言の後ろに記述できる  後述のdecltypeと合わせるとより便利 //int型を返す関数の宣言 int hoge(); auto foo() -> int; //void (int)型の関数ポインタを返す関数の宣言 void (*f())(int); auto g() -> void (*)(int);
• 9.  式から型を推論する template <class T, class U> auto plus(const T& t, const U& u) -> decltype(t + u) { return t + u; } int main() { vector<double> v; v.push_back(plus(10, 10.0)); const decltype(v) u = v; }
• 10.  コンパイル時にassertチェックが出来る  コンパイル時にチェックできるのは型とコンパイ ル時定数の2つ int main() { static_assert(sizeof(long) >= 8, "64bit以上環境が必要です"); static_assert(_MCV_VER >= 1600, "VC++10.0以上のVC++コンパイラ でなければなりません"); }
• 11.  従来の参照は正確には左辺値参照  右辺値への参照ができるようになった  機能としてはこれだけだが、本質は別にある。今 回は機能紹介が目的なので省略 int main() { int a = 10; int& lval_ref = a; //int& ng = 10; int&& rval_ref = 10; //int&& ng = a; const int& clval_ref1 = a; const int& clval_ref2 = 10; }
• 12.  その場に無名の一時関数オブジェクトを生成する  戻り値の省略可能  変数のコピーキャプチャ、参照キャプチャ可能 int main() { vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}; vector<int> result; int border = 5; copy_if(v.begin(), v.end(), back_inserter(result), [&border](int it) { return it > border; }); }
• 13.  enumの前方宣言が可能になった  要素の整数型を指定できるようになった  要素の最後にカンマが付いても良くなった enum weekend : unsigned short; void disp_weekend(weekend w); enum weekend : unsigned short { SATURDAY, SUNDAY, }; void disp_weekend(weekend w) { if(w == SATURDAY) { cout << "SATURDAY" << endl; } else { cout << "SUNDAY" << endl; } } int main() { dips_weekend(SATURDAY); }
• 14.  enumにスコープができた  暗黙の型変換を禁止する enum class traffic_light : unsigned int { RED, YELLOW, BLUE }; int main() { traffic_light tl = traffic_light::RED; unsigned int i = static_cast<unsigned int>(tl); }
• 15.  従来のfor文は強いて言うならインデックスfor文 と言える  範囲ならば何でも、範囲全体を反復処理する int main() { for (const auto& it : {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}) { if(it % 5 == 0) { cout << "buzzn"; } else if (it % 3 == 0) { cout << "fizzn"; } else { cout << it << endl; } } }
• 16.  クラス、または仮想関数にfinal指定ができる  クラスに指定した場合、そのクラスを基底クラス にすることができなくなる  仮想関数に指定した場合、その仮想関数をオー ラーライドできなくなる class hoge final {}; class foo : hoge {}; //エラー class base { virtual void func() final {} }; class derived : base { virtual void func() {}//エラー };
• 17.  オーバーライドの意図を明確にするためにできた  タイポやオーバーライドのつもりになっているミ ス(気づきにくい)をエラーとして検出できる class hoge { virtual void func1() const {} virtual void func2() const {} void func3() {} }; class foo : hoge { virtual void fumc1() const override {} //エラー virtual void func2() override {} //エラー virtual void func3() override {} //エラー };
• 18.  引数が1つのコンストラクタは以前から暗黙な型 変換を抑制するexplicit指定ができた  型変換演算子にもexplicit指定ができるように なったclass integer { public: explicit integer(int in) : value_(in) {} explicit operator int() const {return value_;} private: int value_; }; int main() { integer n(42); int m = static_cast<int>(n); }
• 19.  今まではクラステンプレートにはデフォルトテン プレート引数が指定できたが、関数では無理だっ た(オーバーロードで同様のことが実現できるた め)が、できるようになった template <class T, class D = default_delete<T>> unique_ptr<T, D> make_unique(T* p, D d = D()) { return {p, forward<D>(d)}; }
• 20.  コンストラクタから同クラスの他のコンストラク タを呼び出すことが可能になる  処理を１ヶ所に纏められる class point_xy { public: point_xy() : point_xy(0, 0) {} point_xy(int x, int y) : x_(x), y_(y) {} private: int x_; int y_; };
• 21.  今まで引数無しコンストラクタ構文での初期化は 関数宣言とみなされたり、初期化リストは配列型 やPOD型にしか適用できなかった。それらの制限 を無くし統一された初期化構文(初期化リスト構文 の拡張)で初期化できるようになった int main() { string str1{"Hello"}; string str2 = {"World"}; string str3{}; stirng str4 = {}; pair<int, int> p1{10, 20}; pair<int, int> p2 = {10, 20}; }
• 22.  任意の型の引数を任意個取ることができるクラス /関数テンプレートを作ることができる。  Cの可変長引数と比べて型安全である void print(){} template <class T, class... Args> void print(const T& t, Args&&... args) { cout << typeid(T).name() << "t:t" << t << endl; print(args...);} int main () { print("hoge", 42, 'c', 3.14, true); }
• 23.  初期化リストに専用の型が出来た。これを引数に とるコンストラクタを定義することでユーザー定 義型でも初期化リストが使えるようになった。 int sum(initializer_list<int> li) { return accumulate(li.begin(), li.end(), 0); } template <class T, class U> pair<T, U> create_pair(T t, U u) { return {t, u}; //どちらかと言うと統一された初期化構文 } int main() { auto result = sum({9, 8, 7, 6}); auto p = create_pair("hello", 3.14); vector<double> v = {1.0, 2.0, 3.0}; }
• 24.  非静的データメンバを宣言と同時に初期化出来る  C#などでは普通にできる  コンストラクタで初期化すると上書きされる class person { public: person(const string& name, int age) : name_(name), age_(age) {} int age() const {return age_;} const string& name() const {return name_;} private: string name_ = "noname"; int age = -1; }; int main() { person p; assert(p.age() == -1); person p2{"tom", 20}; assert(p.name() == "tom"); }
• 25.  コンパイラによって自動生成される関数が既定の 動作であることを明示する class hoge { public: hoge() = default; hoge(const hoge&) = default; ~hoge() = default; hoge& operator=(const hoge&) = default; //VC12の時点でmove ctor/assignは自動生成されない };
• 26.  望まない型変換や関数テンプレートのインスタン ス化を抑止できる  自動生成される関数の生成を抑止できる template <class T> void f(){} //char型だけはダメ template <> void f<char>() = delete; //long longより小さい型はダメ void g(long long){} void g(long) = delete; class hoge { public: hoge(const hoge&) = delete; hoge& operator=(const hoge&) = delete; //newで割り当てられないようにする void* operator new(size_t) = delete; };
• 27.  typedefは型にしか別名をつけられない  テンプレートに対する別名をusingを用いた構文 で可能にした  usingを用いた構文で型にも別名を付けられる int add(int, int){} int sub(int, int){} template <class T> using my_vector = vector<T, my_allocator<T>>; int main() { using func_t = int (*)(int, int); my_vector<func_t> v = {add, sub}; }
• 28.  今までは暗黙にコンパイラに自動生成される関数 はコンストラクタ、コピーコンストラクタ、コ ピー代入演算子、デストラクタの4つだったが C++11ではムーブコンストラクタ、ムーブ代入 演算子の2つが増え、全部で6つになった  サンプル無し
• 29.  オブジェクトが左辺値か右辺値かによってメンバ 関数を呼び分けられるようになる struct hoge { void func() & { cout << "lvaluen"; } void func() && { cout << "rlvaluen"; } }; int main() { hoge h; h.func(); hoge().func(); }
• 30.  ユーザーが任意の型のリテラルを表すサフィック スを定義できる string operator ""_s(const char* str, size_t size) { return {str, size}; } int main() { cout << "hello"_s.size() << endl; }
• 31.  変数や関数がコンパイル時定数、コンパイル時計 算可能である(結果として副作用がなく、参照透過 性があることを保証している)ことを表す constexpr int factorial(int n) { return n == 0 ? 1 : n * factorial(n - 1); } int main() { array<int, factorial(4)> ar; }
• 32.  関数が例外送出するか有無を指定できる  式が例外を投げるか判定できる演算子 class integer { public: integer(int value) : value_(value) {} int get() const noexcept {return value_;} private: int value_; }; int get(const integer& in) noexcept(noexcept(in.get())) { return in.get(); } int main() { integer n{42}; cout << get(n) << endl; }
• 33.  alignof 変数や型のアライメントを取得する  alignas 変数宣言の際、アライメントを指定する int main() { alignas(int) unsigned char c[32]; alignas(4) int a; constexpr int int_align = alignof(int); }
• 34.  ローカルクラス、無名クラスをテンプレート引数 にする(VC10)  生文字リテラル(VC11CTP)  二重になった山閉じ括弧の解釈(VC8)
• 35. C++11 VC++の書き方 バージョン alignas(x) __declspec(align(x)) VC7 alignof(T) __alignof(T) VC7 thread_local __declspec(thread) VC10 [[noreturn]] __declspec(noreturn) VC7
• 36.  制限を無くしたunion  属性  char16_t/char32_t  inline namespace  継承コンストラクタ  thread_local  Unicode文字列リテラル  リテラル型に対するconstexpr
• 37.  始めに新しく登場したヘッダを紹介します。  次に既存のヘッダに追加されたクラス、関数、型 など紹介します  全て紹介するわけではありません  各クラスのメンバについては触れません  関数などのオーバーロードや事前/事後条件や計 算量や引数/戻り値型の要求などについては触れ ません
• 38.  組み込みの配列型にSTLコンテナのインターフェ イスを持たせたクラス  固定長シーケンスコンテナ  組み込み配列とパフォーマンスは同じ
• 39.  ビット数が規定された整数型のtypedefや、マク ロを定義している  intN_t(Nビットサイズの符号あり整数型)  uint_leastN_t(少なくともNビットサイズのある符 号なし整数型)  PTRDIFF_MAX(std::ptrfiff_tの最大値)  など
• 40.  単方向リスト(listは双方向リストで、ノードに2 つのポインタを持つが、こちらは1つ)  C言語で単方向リストを実装する場合と比べて、 空間計算量も時間計算量もゼロオーバーヘッドで あるよう設計されている
• 41.  正規表現処理を行うクラス、関数が定義されてい る  正規表現のパターンを表したregex、マッチした 結果を格納するmatchを使う
• 42.  文字コード変換を行う  ライブラリはあるが肝心のUnicodeリテラルや char32_tなどにVCが対応してないので余り意味 が無い
• 43.  擬似乱数を扱うための、擬似乱数生成器、分布生 成器、真の乱数生成器、シード数列などが定義さ れている  mt19937(パラメータ定義済み32bitメルセンヌツ イスターエンジン)や、 linear_congruential_engine(線形合同法エンジ ン)などの擬似乱数生成器、 uniform_int_distribution(一様整数分布生成器)、 normal_distribution(正規分布生成器)などがある
• 44.  型の特性、操作を行うメタ関数が定義されている  conditional(コンパイル時条件式)、is_same(2つ の型が同じ型か判定する)、coomon_type(共通の 型を取得する)などがある
• 45.  type_infoを連想配列のキーとして使えるように 比較演算子などを定義している
• 46.  pairが2つの型の組みを表すが、tupleは任意個の 型を値を保持できる  型リスト、無名構造体という見方もできる  要素はstd::get関数を使う
• 47.  OSが出力するエラーを扱う機能を提供する  主にハードウエアやプログラム外でのエラーを通 知する
• 48.  setと比べ、キーの順序ではなくキーのhash値に 基いて格納される連想配列  ソートはされておらず、順序は有意ではないが検 索がsetよりも高速なため、ソートされている必 要がないのならこちらを使うと良い
• 49.  mapと比べ、キーの順序ではなくキーのhash値 に基いて格納される連想配列  ソートはされておらず、順序は有意ではないが検 索がmapよりも高速なため、ソートされている必 要がないのならこちらを使うと良い
• 50.  vector<string>のような要素とコンテナで両方 にメモリ確保が必要になった場合、コンテナと要 素で同じアロケータからメモリ確保するためのア ロケータアダプタを提供する。
• 51.  有理数(分数)の定数を表すクラス  単位として使われるためのtypedefがある  四則演算、比較演算もある
• 52.  時間に関するライブラリ  std::chrono名前空間に定義  時間の任意の精度・表現で取得、計算、単位変換 など行える
• 53.  ユーザー定義型が初期化リストで初期化できるよ うにするためのクラスが定義されている  イテレータを使って要素を取得する
• 54.  マルチスレッドプログラミングをするための基本 的な機能を提供する  スレッドを生成、終了することができる
• 55.  変数へのスレッド間でデータをやり取りするため の基本的な操作であるアトミック操作を提供する。  分解不能読み書きが行える。  マルチスレッドプログラミングについて熟知して いればmutexを用いるよりパフォーマンスが向上 する可能性があるが、扱いが難しく逆にパフォー マンスが劣化する可能性もあるので、mutexのパ フォーマンスが問題にならない限り使用しなくて 良い
• 56.  スレッド間で安全にデータをやり取りするための 排他制御を提供する  排他制御mutex、それをRAIIで扱えるlock_guard、 指定された関数を1度だけ呼び出すcall_onceなど がある
• 57.  マルチスレッドプログラミングのデザインパター ンの1つであるfuture/promiseパターンを実現す る機能を提供する  データや例外を設定するpromise、データや例外 を取得するfuture、future/promiseを簡単に行え るようラップしたasyncなどがある
• 58.  並行キューを実現する機能を提供する  特定のイベント、条件を満たすまでスレッドの実 行を待機させる。基本的なスレッド同期の仕組み
• 59.  面倒なので数が多いので内容の説明はせず、列挙 だけしていきます  <ヘッダ名>(C++11のクラス、関数が追加され たVCのバージョン)
• 60.  all_of, any_of, none_of  find_if_not  copy_n, copy_if  move, move_backward  suffle  is_partitioned  partition_copy, partition_point  is_sorted, is_sorted_until  is_heap, is_heap_until  minmax, minmax_element  is_permutation
• 61.  bitset ◦ all
• 62.  LLONG_MIN, LLONG_MAX  ULLONG_MAX
• 63.  function, bad_function_call  bind, is_bindexpression, is_placeholder, placeholders::_1, placeholders_2, placeholders::_N, mem_fn  reference_wrapper, ref, cref  hash
• 64.  next, prev  move_iterator  begin, end
• 65.  numeric_limit ◦ lowest, max_digits10
• 66.  wstring_convert  wbuffer_convert
• 67.  iota
• 68.  type_info ◦ hash_code
• 69.  deque ◦ cbegin, cende, crbegin, crend ◦ shrink_to_fit ◦ emplace, emplace_back, emplace_front
• 70.  list ◦ cbegin, cende, crbegin, crend ◦ emplace, emplace_back, emplace_front
• 71.  set ◦ cbegin, cende, crbegin, crend ◦ emplace, emplace_hint  multi_set ◦ cbegin, cende, crbegin, crend ◦ emplace, emplace_hint
• 72.  map ◦ cbegin, cende, crbegin, crend ◦ at ◦ emplace, emplace_hint  multi_map ◦ cbegin, cende, crbegin, crend ◦ at ◦ emplace, emplace_hint
• 73.  queue ◦ emplace, swap ◦ reference, const_reference  priority_queue ◦ emplace, swap ◦ reference, const_reference  swap
• 74.  stack ◦ emplace, swap ◦ reference, const_reference  swap
• 75.  vector ◦ cbegin, cende, crbegin, crend ◦ shrink_to_fit ◦ emplace, emplace_back
• 76.  basic_string ◦ cbegin, cende, crbegin, crend ◦ shrink_to_fit ◦ pop_back, back, front  stoi, stol, stoul, stoll, stoull, stof, stod, stold
• 77.  to_string  to_wstring  hash
• 78.  nullptr_t(VC10)  max_align_t(VC11)
• 79.  bad_array_new_length(VC10)  get_new_handler(VC11)
• 80.  unitilialized_copy_n  shared_ptr, unique_ptr, weak_ptr, enable_shared_from_this, bad_weak_ptr, owner_less, default_delete, addresso  make_shared, allocate_shared, static_pointer_cast, dynamic_pointer_cast, const_pointer_cast  pointer_safety, get_pointer_safety, declare_reachable, undeclare_reachable, declare_no_reachable, undeclare_no_reachable
• 81.  align, pointer_traits  allocator_traits, allocator_arg_t, allocator_arg, uses_allocator
• 82.  forward, move(VC10)  tuple_size, tuple_element, get(VC10)  move_if_noexcept(VC11)  declval, piecewise_constrcut_t, piecewise_constrcut(VC11)
• 83.  acos, asin, atan, acosh, asinh, atanh  proj
• 84.  nested_exception  get_unexpected  exception_ptr, current_exception, rethrow_exception, make_exception_ptr  throw_with_nested, rethrow_if_nested
• 85.  HUGE_VALF, HUGE_VALL, INFINITY, NAN  FP_INFINITE, FP_NAN, FP_NORMAL, FP_SUBNORMAL, FP_ZERO  FP_FAST_FMA, FP_FAST_FMAF, FP_FAST_FMAL  FP_ILOGB0, FP_ILOGBNAN  MATH_ERRNO, MATH_ERREXCEPT  math_errhandling
• 86.  DECIMAL_DIG  FLT_EVAL_METHOD
• 87.  <cfenv>  <cinttypes>  <ctgmath>  <cstdbool>  <cuchar>
• 88.  <cmath> ◦ asinh, acosh, atanh ◦ exp2, expm1, log1p, log2 ◦ ilogb, logb, scalbn, scalbln ◦ cbrt, hypot ◦ erf, erfc, tgamma, lgamma ◦ trunc, round, nearbyint, rint, lrint, llrint ◦ remainder, remquo ◦ copysign, nan, nextafter, nexttoward ◦ fmax, fmin, fdim, fma ◦ fpclassify, isfinite, isinf, isnan, isnormal, signbit ◦ float_t, double_t,  ※グローバル領域には存在する。std名前空間に所属 していない
• 89.  <string> ◦ u16string, u32string
• 90.  C99やC++14などは一切触れておりません。  まさか90Pも行くとは思っていませんでした…  誰得  大人しくcpprefjｐやcplusplusを見るのがいいと 思いましたまる
• 91. Visual C++のC++14対応 言語機能&ライブラリ
• 92.  一般化されたラムダキャプチャー(VC12CTP)  auto指定での一般関数の戻り値の型推論 (VC12CTP)  多相ラムダ(VC12CTP)  decltype(auto)(VC12CTP)  STLのユーザー定義リテラル対応(VC12CTP)
• 93.  make_unique(VC12)  <type_traits>のusing alias(例えば make_unsigned_t, decay_tなど)(VC12)  begin()/cend()/rbegin()/rend()/crbegin()/cren d()(VC12)  多相ファンクタ(VC12)  async/await(VC12CTP)
• 94.  一般化されたconstexpr  変数テンプレート  軽量コンセプト  dynarray