このページはC++23に採用された言語機能の変更を解説しています。
のちのC++規格でさらに変更される場合があるため関連項目を参照してください。
概要
C++23では、auto(expr)およびauto{expr}によって、式exprの値をコピーした一時オブジェクトを取得できる。
void f(std::vector<int>& v)
{
// v.front()のコピーを、一時オブジェクトとしてg()に渡す
g(auto(v.front()));
}
コピーを作るだけであればauto a = v.front();のように変数宣言でもよいが、この場合はコピーであることが宣言の副次的な性質にすぎず、得られるaも左辺値である。auto(...)は「値をコピーする」という操作を式として直接表現でき、その結果は関数へ値渡しした場合と同じprvalue (一時オブジェクト) となる。
仕様
auto(expr)とauto{expr}は、関数記法による明示的型変換 (T(expr)、T{expr}) のTをautoにしたものである。このautoは、以下の宣言で変数xに推論される型で置き換えられる。
auto x init; // initは初期化子 (expr) もしくは {expr}
結果の型は、exprの型から参照とCV修飾を外し、配列型は要素へのポインタ、関数型は関数へのポインタへ変換した型となる。結果の値カテゴリはprvalueである。
int x = 0;
const int& r = x;
int a[3]{};
auto(r); // int型のprvalue
auto(a); // int*型のprvalue
auto{x}; // int型のprvalue。auto(x)と同じ
auto()のように初期化子が空の場合と、auto{a, b}のように要素が2つ以上ある場合は型を推論できないため、不適格となる- 文の先頭に書いた
auto(x);は、キャストではなく変数宣言auto x;として解釈される。式として評価する場合は(void)auto(x);のように書く decltype(auto(expr))は、多くの場合std::decay_t<decltype(expr)>と同じ型になる。ただしstd::decay_tは型を変換するだけであり、exprを実際にコピーできるかどうかは考慮しない。そのため、exprがムーブしかできない型の左辺値である場合、std::decay_tはその型になるのに対し、auto(expr)はコピーコンストラクタを呼び出せないため不適格となる
std::unique_ptr<char> p = std::make_unique<char>(); // 型を変換するだけなので、unique_ptr<char>が得られる static_assert(std::is_same_v<std::decay_t<decltype(p)>, std::unique_ptr<char>>); auto a = auto(p); // コンパイルエラー！ pはコピーできない auto b = auto(std::move(p)); // OK。ムーブされる
この機能にともなって、標準ライブラリ規定でコピーを表していた説明専用のdecay-copy関数も、std::ranges::beginなどの多くの箇所でauto(...)へ置き換えられた。
例
基本的な使い方
#include <iostream>
#include <type_traits>
int main()
{
int x = 1;
const int& r = x;
int a[3] = {1, 2, 3};
// 参照とconstが外れたコピーが、prvalueとして得られる
static_assert(std::is_same_v<decltype(auto(r)), int>);
// 配列はポインタへ変換される
static_assert(std::is_same_v<decltype(auto(a)), int*>);
std::cout << auto(x) << std::endl;
}
出力
1
比較対象をコピーして渡す
#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <vector>
int main()
{
std::vector<int> v = {1, 2, 1, 3, 1};
// std::remove()は、残す要素を前方に詰めるために要素を上書きしていく。
// 比較対象としてv.front()を渡すと、パラメータが参照であるために先頭要素の
// 上書きが比較対象の値にも波及し、意図しない結果になる。
// auto()でコピーを渡すことで、比較対象の値を固定できる
v.erase(std::remove(v.begin(), v.end(), auto(v.front())), v.end());
for (int x : v) {
std::cout << x;
}
std::cout << std::endl;
}
出力
23
この機能が必要になった背景・経緯
標準ライブラリの規定では、コピーを作ることを表すために説明専用のdecay-copy関数が使われていた。しかし、これと同じことをユーザーコードで書こうとすると、テンプレート・完全転送・noexcept指定・型特性を組み合わせた以下のような定義が必要になる。
template <class T>
constexpr std::decay_t<T> decay_copy(T&& v)
noexcept(std::is_nothrow_convertible_v<T, std::decay_t<T>>)
{
return std::forward<T>(v);
}
この方法には、以下の問題もあった。
decay_copy(expr)は、exprがすでにprvalueであっても、常にコピーを作ってしまうdecay_copyはどのクラスのfriendでもないため、コピーコンストラクタがprivateやprotectedであるクラスのメンバ関数からは呼び出せない。auto(*this)であれば呼び出せる
コピーする型Tを書けるのであればT(expr)と書けばよいが、Tを求めるのが難しい場合にはstd::decay_t<decltype(expr)>(expr)のように書く必要があり、意図が読み取りにくかった。
また、変数宣言のauto v(x);とnew式のnew auto(x)ではautoを使えたのに対し、関数記法のキャストだけが対応していなかった。この機能によって、これらの記法の一貫性も改善された。
検討されたほかの選択肢
decltype(auto){x}: 型を計算せずにxを転送できるが、EWGは専門家向けすぎるものであり、教える手間が増えるとして採用しなかったprvalue_castのような別の名前 : 「prvalue」という用語は一般のC++利用者にはなじみが薄く、また配列を配列のまま渡せると期待されうる。autoという綴りであれば、auto v = x;やautoパラメータへの引数渡しと同じように値がdecayされることが伝わるstatic_cast<auto>(x):T(x)がCスタイルキャストと区別されないことを理由にauto(x)を禁止するコーディング規約への対策として検討されたが、CTADのstatic_cast<ClassTemplate>(x)が禁止されていることとの兼ね合いがあるため、この提案では扱われていない。auto(x)が使えない場合はauto{x}が代替となる