わんくま同盟大阪勉強会#61

VC++で始めるC++11/14
発表する人：くれすと
わんくま同盟大阪勉強会 #61

自己紹介
● H.N:Crest
● Twitter @thayamizu
● Blog http://d.hatena.ne.jp/Crest
● 博士(情報学)
● 職業：プログラマ
● よく使う言語：C++/VC++, C#, VB
● 趣味：カラオケ・プログラミング・イラスト・読
書・スクフェス

勉強会・読書会やってます
● 型システム入門読書会 (開催中)

C++11とC++14
● C++11はC++03からのメジャーアップデート
● C++14はC++11からのマイナーアップデート
● C++14ではC++11で制定されたいくつかの機
能に対してより洗練された機能を提供
– ジェネリックラムダ、一般化されたラムダキャプチャ
– 関数の戻り値の型推論

C++のロードマップ

コンパイラについて
● 以下のコンパイラを使いました
● GCC 4.8.3(cygwin edition)
● Visual Studio Professional 2013
● Visual Studio Ultimate 2015 Preview

VC++ の対応状況
● Preview段階ですが、Visual Studio 2013と
比べるとかなりがんばって標準対応をしてる
VC++ Team Blog

Cross-Platform Mobile Development with Visual C++
● 余談ですが、Visual Studio 2015からはAndr
oid/iOS等のモバイル向けの開発ができるよ
うにClang/LLVMが使えるようになっています
– Clangに負けないように頑張ってほしいですね

お約束
この場における発言は個人のものであり、所
属する組織等とは関係ありません

コア言語機能

初期化リスト
● <initializer_list>ヘッダが追加された
– 初期化リストは再帰的に適用されるので、構造体の配列
や構造体を含む構造体にも使用できる
● 後述の統一的初期化構文の一端を担う
● STLコンテナにinitializer_listを引数に取るコ
ンストラクタが追加された
vector<int> v = { 1, 2, 3 };
X x = { 10, 20, 30 };

統一的な初期化
● C++03 では、初期化の方法に問題があった
– 引数なしのコンストラクタは関数宣言と同じ形であるため
コンパイラが正しく判定できなかった
– 初期化リストはPOD型のみ
● C++11では、初期化構文の拡張とinitializer_l
istの導入によって、配列・集成体・ユーザ定
義型を統一的に初期化できるようになった

右辺値参照とムーブセマンティクス
● 一時オブジェクトは壊しても問題ない
– 「いつ壊しても良い」ということを明示的に指定する
– 技術的には古くからあるイディオム(auto_ptrなど)をC++
の構文として取り込んだもの
● 最適化されたコピーまたは所有権の移動を
実現できるのでパフォーマンスの向上が見込
める
型名&& 変数名 = 初期値;//右辺値参照を明示的に受けれる変数
X(X&& x) {...}　　　　　　　　//ムーブコンストラクタ
X& operator=(X&& x) {...} //ムーブ代入演算子

右辺値と左辺値
int x = 0;
int* px = &x
int& rx = x;
int && rrx = 0;
Point p;
p.x = 0;
0
3.14
nullptr
10 * 10
sqrt (x*x + y*y)
static_cast<int>(x)
左辺値(lvalue)
名前付きのオブジェクト
右辺値(rvalue)
一時オブジェクト

範囲ベースFor
● コンテナの最初から最後までを走査する
– foreach
– コンテナの要素を簡単に列挙できる
● 従来のfor文は冗長で書くのが面倒だった
//これまでのfor
for (vector<int>::iterator it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it)
//範囲ベースfor
for (int v : vec)
//autoと併用
for (auto v : vec)

ラムダ式
● <algorithm>に定義されている関数テンプ
レートは述語を引数に取るのでその場で関数
オブジェクトを生成したい場面がある
● C++11ではラムダ関数が定義できるように
なった
– C#でいうところの匿名ラムダ式
– 実際には関数オブジェクトを生成するためのシンタックス
シュガー

2.関数の引数リスト
・C++14からは引数の型にauto
が指定できる
ラムダ式の構文
[= &] (引数リスト) ->戻り値の型 {
...関数本体...
}
1.キャプチャリスト
　= … コピーキャプチャ
　& ... リファレンスキャプチャ
・キャプチャした変数に名前付け
でき，複数のキャプチャ方法が選
択できる(C++14)
3.関数の戻り値の型
・ラムダ式では関数の戻り値の型
　は後置した形で記述
・関数の戻り値の型は省略可能

ラムダ式
string str = "hello, world!";
cout << "before : " << str << endl;
//大文字小文字を変換する
transform(str.begin(), str.end(), str.begin(), [](char c) {
return toupper(c);
});
cout << "after : " << str << endl;

ジェネリックラムダ
● C++11のラムダ式にはテンプレートを指定で
きないという重大な欠陥がある
● C++14ではこれを解消するためにジェネリッ
クラムダが導入された
//大文字小文字を変換する
transform(str.begin(), str.end(), str.begin(), [](auto c) {
return toupper(c);
});

一般化されたラムダキャプチャ
● ラムダ式のキャプチャ時に、変数名を付けれる
ようにする
– キャプチャする変数1つに対して、複数のキャプチャ方法を
適用できる
int x= 3;
// x にyという変数名を付けてラムダ式内で使用する
auto f = [y = x ] { ... }
// yはxをコピーキャプチャした変数、zはxを参照キャプチャした変数
auto f = [y = x, &z = x] { ... };

noexcept
● 例外を投げないことを明示するnoexceptキー
ワードが追加された
– 例外を投げない例外保障(nothrow guarantee)を満たす
ものに付ける
– throwキーワードを使用した関数の例外指示が非推奨に
//C++11
void swap(char* lhs, char* rhs) noexcept {
….
}
//C++03（非推奨）
void swap(char* lhs, char* rhs) throw() {
...
}

型推論 -auto
● autoキーワードの意味が変更された
– 以前は自動記憶クラス指定子（ローカル変数宣言）
– C++11以降は、右辺の式から型を推論する
● autoの推論はCV修飾・参照は消す
– decayされる

auto
//cv修飾と参照は消えてしまう
int i = 10;//int
int& ri = i;//int&
auto ai = ri;//int
//cv修飾と参照をつける
int i = 10;//int
int& ri = i;//int&
auto& ai = ri;//int&

型推論 - decltype
● autoキーワードとともに追加された型推論の
ためのキーワード
● autoの推論はCV修飾・参照は消すがdeclty
peでは消されない
– そのままの型になる
– ただし()で包むと左辺値参照となる

decltype
int i = 1;
decltype(i) d2; //int
int& ri = i;
decltype(ri) d3 = ri; //int&
int&& mi = move(i);
decltype(mi) d4 = move(mi); //int&&
const int ci = 10;
decltype(ci) d5 = ci; //const int

型推論 - 関数の戻り値の型推論
● 関数の戻り値の型を推論する
– テンプレートなどあらかじめ戻り値の型がわからない
● 関数テンプレートはメタプログラミングやオーバーロードにより、
戻り値の型が型に依存して変わる
– 型名が非常に長い
● ラムダ式以外の通常の関数にも関数の戻り
値の推論を広げると、ヒントが欲しい場合が
ある
– decltype(auto)

Constexpr
● コンパイル時定数式
● C++11ではconstexpr関数の制約はかなり厳
しかった
– 変数宣言ができない
– 関数は実質return文一つのみ
– 条件分岐は3項演算子のみ
– 繰り返しは再帰で表現しなければならない
● C++14ではこれがかなり改善されたがVC++
ではまだ未対応

Unicode対応
● Unicode文字を表現する型としてchar16_tとc
har32_tが追加された
● char16_tおよびchar32_tはそれぞれUtf16、
Utf32としてエンコードされるそうです
– サロゲートペア・異体字セレクタに関する問題はまだ残っ
ている
● リテラルにutf8リテラル、char16_tリテラル、 c
har32_tリテラルが追加

Unicode
//unicode文字
char16_t u16_char = u'a';
char32_t u32_char = U'a';
//unicode文字列
char* u8_char = u8"utf8 string lietral";
char16_t* u16_char = u"utf16 string lietral";
char32_t* u32_char = U"utf32 string lietral";
//std::basic_string<T>のchar16_tとchar32_tに対する特殊化
std::string u8Str = u8"utf8 string";
std::u16string u16Str = u"char16_t string";
std::u32string u32Str = U"char32_t string";

生文字列リテラル
● エスケープ不要な文字列リテラル
– C#でいう@文字列
● 書式文字列を使うケースは意外に多いので
使えそうなケースは多いかも
//C++14
sprintf(json, R"({"user_id": %d, "name": "%s"})", user_id,
name);
//C++11以前
sprintf(json, "({"user_id": %d, "name": "%s"})", user_id,
name);

static_assert
● コンパイル時にアサートをする
● アサートに失敗するとコンパイルが停止する
● type_traitsと組み合させてテンプレートパラ
メータの制約チェックに使ったり、コンパイル
時計算の検証に利用する

POD型の制約の緩和
● Cと互換性のあるクラス型をPlain Old Data
(POD) と呼ぶ
– C++03 におけるルールは必要以上に厳しかった
● POD型であるクラス（構造体） trivial かつsta
ndard-layout であり、すべての非静的データ
メンバがPOD型である

default/delete指定
● 特殊メンバ関数（コンストラクタ・デストラクタ
など）を生成するかどうかを指定することがで
きるようになった
● 関数宣言時に= defaultまたはdeleteを指定
する
struct X {
X() = default; //コンストラクタを生成するように指定する
~X() = default;//デストラクタを生成するように指定する
};
struct Y{
Y() = delete;//コンストラクタを生成させない
~Y() = delete;//デストラクタを生成させない
};

委譲コンストラクタ
● コンストラクタから別のコンストラクタを呼び出
すことができる
– これまでのC++はコンストラクタからコンストラクタを呼び
出すことができなかった
● ほかのコンストラクタを別のコンストラクタから
少ない変更で再利用可能になる
struct X{
int mValue;
//コンストラクタから別のコンストラクタを呼び出す
X() : X(0){ }
X(int v) :mValue(v) { }
};

継承コンストラクタ
● 派生クラスにおいて継承元のコンストラクタを
呼び出すことができる
● コンパイラは派生クラスのコンストラクタ呼び
出しを基底クラスのコンストラクタ呼び出しへ
と転送するコードを生成する
struct Base{
int value;
Base(int value) : value(value){}
};
struct X : public Base{
// 基底クラスのコンストラクタを派生クラスで使用できるように定義
using Base::Base;
};

強く型付けされた列挙型
● 列挙型は型安全でなかった
– 実質的には整数として扱われているため、型の違う列挙
型の値同士が比較ができてしまう
● 列挙型はスコープを持たない
● C++11ではenum キーワードとclass（struct）
キーワードを組み合わせた enum class宣言
を用いることで、型安全でスコープを持つ列
挙型を表現できる

明示的な変換関数
● コンストラクタを暗黙的な型変換関数として扱
われないようにするための修飾子として、exp
licitキーワードが導入されている
– これは変換関数には効果が無いため暗黙の変換ができ
てしまう
struct X {
X():ptr_(new int()) {}
~X() {　delete ptr_;　ptr_ = nullptr;　}
explicit operator bool() {
return ptr_ != nullptr;
}
private:
int * ptr_;
};

可変長引数テンプレート
● 可変長のテンプレートパラメータを持つテンプ
レートを作成する
– std::funciton, std::bind, std::tupleっぽいクラステンプ
レートを使おうとすると引数の数の異なる関数テンプ
レート・クラステンプレートを実装する必要があった
– 引数の数の異なる関数テンプレート・クラステンプレートを
実装せずに済む

可変長引数テンプレート
template<typename T, typename U>
T min(const T& lhs, const U& rhs) {
return lhs > rhs ? rhs : lhs;
}
template<typename T, typename ... U>
T min(const T& head, U... tail) {
return min(head, min(tail...));
}
cout << min(50, 23, 123, 111) << endl;

エイリアステンプレート
● using を使ってテンプレートに別名をつける
● テンプレートに対してtypedefを作ることはで
きなかった
– テンプレートパラメータを指定したものに対しては可能
//typedef と同様の形式
using counter = long;
//関数ポインタ
using function = void(*)(int);
//パラメータを指定したものに別名を付ける
using int_vector = vector < int > ;
//テンプレートに対して、別名をつける
template<class T> using ptr = T*;

制限のない共用体
● 共用体のメンバの制限が取り払われた
● POD型じゃなくても共用体のメンバとすること
ができる
struct Point{
int x, y;
Point(int x1, int y1)
:x(x1), y(y1) {}
Point operator +(const Point& p) {
return Point(x + p.x, y + p.y);
}
};
union X {
int i;
double d;
Point p; //メンバ関数が定義されていてもunionのメンバとして使用できる
};

sizeofの拡張
● 非静的データメンバに対してインスタンス作
成なしにsizeof演算子を適用できる

ライブラリの拡充

正規表現 std::regex
● <regex>ヘッダが追加
● 正規表現を使ったパターンマッチングが扱え
る
– 検索・置換・照合

Regex 照合
// <で始まって>で終わる文字列にマッチする正規表現で検索
std::regex r("<[^>]+>");
//正規表現にマッチした結果を格納する
std::smatch m;
string str1 = R"(<html></html>)";
if (regex_match(str1, r)) {
cout << "pattern matched" << endl;
}
else {
cout << "pattern matched" << endl;
}

Regex 検索
// <で始まって>で終わる文字列にマッチする正規表現で検索
std::regex r("<[^>]+>");
//正規表現にマッチした結果を格納する
std::smatch m;
//検索対象の文字列
string str1 = R"(<Window>Hello World</ Window>)";
//検索をするには、regex_searchを使う
if (regex_search(str1, m, r)) {
cout << "found (pos=" << m.position() << ")" << endl;
cout << " ==> " << m.str() << endl;
}

乱数
● <random>ヘッダが追加
– 高性能な乱数生成器および分布関数アルゴリズムが数
多く用意されている
– メルセンヌツイスタ法
– 一様分布、正規分布、ベルヌーイ分布、サンプリング分布
etc.
● 分野によってはかなり便利そう

Random - 乱数生成器
//乱数生成器
std::random_device rd;
std::mt19937 mt(rd());
for (int i = 0; i < 10; ++i) {
　　std::cout << mt() << 'n';
}
cout << endl;

Random 一様分布
//整数の分布ならstd::uniform_int_distribution
std::uniform_int_distribution<int> id(1, 6);
//実数の分布ならstd::uniform_real_distribution
std::uniform_real_distribution<double> urd(0.0, 10.0);
for (int i = 0; i < 10; ++i) { std::cout << id(mt) << 'n'; }
for (int i = 0; i < 10; ++i) { std::cout << rd(mt) << 'n'; }

Random 正規分布
//正規分布
std::normal_distribution<> nd(5, 2);
std::map<int, int> hist;
for (int n = 0; n < 10000; ++n) {
++hist[round(nd(mt))];
}
for (auto p : hist) {
std::cout << std::fixed << std::setprecision(1) << std::setw(2)
<< p.first << ' ' << std::string(p.second / 200, '*') << 'n';
}

スマートポインタ
● 3種類のスマートポインタが導入された
所有権型のunique_ptr
– 参照カウント型のshared_ptr
– 弱参照式のweak_ptr
● com_ptr/intrusive_ptr相当は標準にはない
のでCOMを使うときはboostintrusive_ptrかa
tlbaseのComPtrを使うか自作する必要があ
る

スマートポインタ shared_ptr
struct X {
X() { cout << "call constructor" << endl; }
~X() { cout << "call destructor" << endl; }
};
int main() {
shared_ptr<X> p;
{
shared_ptr<X> p1 = shared_ptr<X>(new X());
p = p1;
shared_ptr<X> p2 = make_shared<X>();
}
cout << "exit scope" << endl;
}

スマートポインタ unique_ptr
struct X {
X() { cout << "call constructor" << endl; }
~X() { cout << "call destructor" << endl; }
};
int main() {
unique_ptr<X> p;
{
unique_ptr<X> p1(new X());
//p = p1; //コピー代入はできないがムーブ代入は可能
p = move(p1);
unique_ptr<X> p2(make_unique<X>();
}
cout << "exit scope" << endl;
}

ハッシュテーブル
● <unordered_map><unordered_set>が追加
● 以前はハッシュテーブルはなかった。
– std::map、std::multimap、std::set、 std::multisetは赤
黒木で実装されておりこれは2分探索木なのでハッシュで
はない
● ハッシュテーブルとして，std::unordered_ma
p, std::unordered_setが追加された

thread
● <thread>が追加
● 関数、メンバ関数、ラムダ式などからスレッド
オブジェクトを生成する
– 機能としてはかなりプリミティブ
– 環境独自のAPIを呼ぶ必要がなくなる
● 移植性の向上

Thread 関数からスレッドオブジェクトを作る
void do_work1() {
for (auto i = 0; i < 10; ++i) cout << "working1 n";
}
//関数からスレッドオブジェクトを生成
thread th1(do_work1);
//待機
th1.join();

Filesystem v3
● <filesystem>が追加
– C++1z(C++17)に導入予定だが先取りで入ってる
– std::tr2::sys 名前空間が提供されている
● OSの違いを気にすることなくファイル・ディレ
クトリを扱うことができる
– 環境独自のAPIを呼ぶ必要がなくなる
● 移植性の向上

Filesystem 移動とコピー
//ファイルのコピー
const fs::path path("dir1/a.txt"); // コピ
const fs::path dest("dir2/a.txt"); // コピー先
try {
fs::copy_file(path, dest);
}
catch (fs::filesystem_error& ex) {
std::cout << ex.what() << std::endl;
}
//ファイルの移動
const fs::path path("dir1/a.txt");
const fs::path dest("dir2/b.txt");
try {
fs::rename(path, dest);
}
}

Filesystem ファイルサイズの取得と存在チェック
//ファイルの存在チェック
std::error_code error;
const bool result = fs::exists(path, error);
if (!result || error) {
std::cout << "ファイルがない" << std::endl;
}
else {
std::cout << "ファイルがあった" << std::endl;
}
//ファイルサイズを取得する
try {
const auto size = fs::file_size(path);
std::cout << "ファイルサイズ: " << size << std::endl;
}
}

chrono
● <chrono>ヘッダが追加
– std::chrono名前空間が提供されている
● 時間に関するユーティリティとして機能する関
数・クラスを提供
– 時間単位の変換
– 経過時間の測定

std::chronoによる処理時間の計測
//処理開始時刻
auto start = std::chrono::system_clock::now();
// 重たーい処理
auto j = 0UL;
for (auto i = 1UL; i <= 100000000; ++i) { j += i; }
//処理終了時刻
auto end = std::chrono::system_clock::now();
// 終了時刻と開始時刻の差分
auto diff = end - start;
std::cout << "elapsed time = "
//millisec単位に変換
<< std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(diff).count()
<< " msec."
<< std::endl;

まとめ
● VC++についてお話しました
– 今回お話ししたのはほんの一部です。色々楽しい機能が
追加されているので是非遊んでみてください
– C++界隈ではなにかといわれるMSVCですが、標準対応
は結構がんばっていると思います
– VS2015のリリース版には入ってほしいなぁ

次に発表したいこと
● C++AMP
● 音声合成・音声認識

参考文献
● ISO C++
● VC++ Team Blog
● MSDN
● 本の虫．江添亮のブログ
● Faith and Brave C++で遊ぼう
● Cpprefjp
● C++ポケットリファレンス

ご清聴ありがとうございました

わんくま同盟大阪勉強会#61

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