C++ プログラマー必見: 推論ガイドによる std::basic_string の使いこなし

C++ の Strings における deduction guides for std::basic_string の詳細解説

C++20 では、std::basic_string クラスのための推論ガイドが導入されました。これは、コンパイラがテンプレート引数を自動的に推論し、コードをより簡潔に記述できる機能です。

推論ガイドとは？

推論ガイドは、テンプレート引数を明示的に指定しなくても、コンパイラがテンプレート引数を自動的に推論できる仕組みです。これは、コードの冗長性を減らし、可読性を向上させるのに役立ちます。

std::basic_string における推論ガイド

std::basic_string クラスには、以下の推論ガイドが用意されています。

• 文字列リテラルからの推論

std::string str = "Hello, world!"; // コンパイラは `std::basic_string<char>` を推論

• initializer_list からの推論

std::string str = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', ',', ' ' 'w', 'o', 'r', 'l', 'd', '!'}; // コンパイラは `std::basic_string<char>` を推論

• std::initializer_list<char> からの推論

std::string str = { "Hello, world!" }; // コンパイラは `std::basic_string<char>` を推論

• std::string_view からの推論

std::string_view sv = "Hello, world!";
std::string str(sv); // コンパイラは `std::basic_string<char>` を推論

• char 配列からの推論

const char* p = "Hello, world!";
std::string str(p); // コンパイラは `std::basic_string<char>` を推論

• std::array<char, N> からの推論

std::array<char, 13> arr = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', ',', ' ' 'w', 'o', 'r', 'l', 'd', '!'};
std::string str(arr); // コンパイラは `std::basic_string<char>` を推論

• 他の std::basic_string からの推論

std::wstring wstr = L"Hello, world!";
std::string str(wstr); // コンパイラは `std::basic_string<char>` を推論

推論ガイドの利点

• コードの冗長性を減らせる
• 可読性を向上させる
• 型推論エラーの可能性を減らせる

推論ガイドの注意点

• 推論ガイドはコンパイラによって異なる動作をする場合がある
• 推論ガイドは常に最適な結果を生み出すとは限らない

推論ガイドの例

// 推論ガイドを使用しない場合
std::string str1 = "Hello, world!";
std::wstring str2 = L"Hello, world!";

// 推論ガイドを使用する場合
std::string str3 = "Hello, world!"; // コンパイラは `std::basic_string<char>` を推論
std::wstring str4 = L"Hello, world!"; // コンパイラは `std::basic_string<wchar_t>` を推論

推論ガイドを使用したサンプルコード

文字列リテラルからの推論

// 文字列リテラルから std::string を作成
std::string str = "Hello, world!";

// コンパイラは `std::basic_string<char>` を推論

// 文字列リテラルの長さを取得
std::cout << str.length() << std::endl; // 出力: 13

// 文字列リテラルの内容を出力
std::cout << str << std::endl; // 出力: Hello, world!

initializer_list からの推論

// initializer_list から std::string を作成
std::string str = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', ',', ' ' 'w', 'o', 'r', 'l', 'd', '!'};

// コンパイラは `std::basic_string<char>` を推論

// initializer_list の長さを取得
std::cout << str.length() << std::endl; // 出力: 13

// initializer_list の内容を出力
std::cout << str << std::endl; // 出力: Hello, world!

std::initializer_list<char> からの推論

// std::initializer_list<char> から std::string を作成
std::string str = { "Hello, world!" };

// コンパイラは `std::basic_string<char>` を推論

// std::initializer_list<char> の長さを取得
std::cout << str.length() << std::endl; // 出力: 13

// std::initializer_list<char> の内容を出力
std::cout << str << std::endl; // 出力: Hello, world!

std::string_view からの推論

// std::string_view から std::string を作成
std::string_view sv = "Hello, world!";
std::string str(sv);

// コンパイラは `std::basic_string<char>` を推論

// std::string_view の長さを取得
std::cout << str.length() << std::endl; // 出力: 13

// std::string_view の内容を出力
std::cout << str << std::endl; // 出力: Hello, world!

char 配列からの推論

// char 配列から std::string を作成
const char* p = "Hello, world!";
std::string str(p);

// コンパイラは `std::basic_string<char>` を推論

// char 配列の長さを取得
std::cout << str.length() << std::endl; // 出力: 13

// char 配列の内容を出力
std::cout << str << std::endl; // 出力: Hello, world!

std::array<char, N> からの推論

// std::array<char, N> から std::string を作成
std::array<char, 13> arr = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', ',', ' ' 'w', 'o', 'r', 'l', 'd', '!'};
std::string str(arr);

// コンパイラは `std::basic_string<char>` を推論

// std::array<char, N> の長さを取得
std::cout << str.length() << std::endl; // 出力: 13

// std::array<char, N> の内容を出力
std::cout << str << std::endl; // 出力: Hello, world!

他の std::basic_string からの推論

// 他の std::basic_string から std::string を作成
std::wstring wstr = L"Hello, world!";
std::string str(wstr);

// コンパイラは `std::basic_string<char>` を推論

// std::wstring の長さを取得
std::cout << str.length() << std::endl; // 出力: 13

// std::wstring の内容を出力
std::cout << str << std::endl; // 出力: Hello, world!

std::basic_string を初期化する他の方法

コンストラクタ

std::basic_string クラスには、さまざまなコンストラクタが用意されています。

• 空の文字列を作成するコンストラクタ

std::string str; // 空の文字列を作成

• 文字列リテラルから文字列を作成するコンストラクタ

std::string str = "Hello, world!"; // 文字列リテラルから文字列を作成

• initializer_list から文字列を作成するコンストラクタ

std::string str = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', ',', ' ' 'w', 'o', 'r', 'l', 'd', '!'}; // initializer_list から文字列を作成

• char 配列から文字列を作成するコンストラクタ

const char* p = "Hello, world!";
std::string str(p); // char 配列から文字列を作成

• std::string_view から文字列を作成するコンストラクタ

std::string_view sv = "Hello, world!";
std::string str(sv); // std::string_view から文字列を作成

• 他の std::basic_string から文字列を作成するコンストラクタ

std::wstring wstr = L"Hello, world!";
std::string str(wstr); // 他の `std::basic_string` から文字列を作成

assign() メンバ関数

std::basic_string クラスには、assign() メンバ関数があります。このメンバ関数は、文字列の内容を変更するために使用できます。

std::string str;

// 文字列リテラルを割り当てる
str.assign("Hello, world!");

// initializer_list を割り当てる
str.assign({'H', 'e', 'l', 'l', 'o', ',', ' ' 'w', 'o', 'r', 'l', 'd', '!'});

// char 配列を割り当てる
const char* p = "Hello, world!";
str.assign(p);

// std::string_view を割り当てる
std::string_view sv = "Hello, world!";
str.assign(sv);

// 他の `std::basic_string` を割り当てる
std::wstring wstr = L"Hello, world!";
str.assign(wstr);

emplace() メンバ関数

std::basic_string クラスには、emplace() メンバ関数があります。このメンバ関数は、文字列の内容を変更せずに、新しい文字列を挿入するために使用できます。

std::string str = "Hello";

// 文字列リテラルを挿入
str.emplace(5, ", world!"); // "Hello, world!" になる

// initializer_list を挿入
str.emplace(5, {' ', 'w', 'o', 'r', 'l', 'd', '!'}); // "Hello, world!" になる

// char 配列を挿入
const char* p = " world!";
str.emplace(5, p); // "Hello, world!" になる

// std::string_view を挿入
std::string_view sv = " world!";
str.emplace(5, sv); // "Hello, world!" になる

// 他の `std::basic_string` を挿入
std::wstring wstr = L" world!";
str.emplace(5, wstr); // "Hello, world!" になる

その他の方法

上記以外にも、std::basic_string を初期化する方法はいくつかあります。詳細は、std::basic_string クラスのドキュメントを参照してください。

std::basic_string を初期化する方法はいくつかあります。推論ガイドは、コードを簡潔に記述するために使用できる便利な方法です。ただし、他の方法も理解しておくと、状況に応じて使い分けることができます。