C++ のあれこれ

Kyutech大LT祭で発表した C++ LT のスライド

Transcript

1. C++ のあれこれ 緑獺 おがめ
2. struct 緑獺おがめ { std::vector<std::string> 所属 = {"C3", "KyuteXR"}; std::array<std::string, 6> 好きな拡張子 = { ".cpp", ".hpp", ".cc", ".hh", ".cxx", ".hxx" }; std::vector<std::string> 好きなもの = { "#ccff00", " カワウソ" } }; 自己紹介
3. 1983年に公開された，C言語から派生したプログラミング言語． C言語の機能を継承しつつ，オブジェクト指向プログラミング，ジェネリックプログラ ミングなどの複数のプログラミングパラダイムが組み合わされている． 低レイヤーから高レイヤーまで扱える． 近年でも3年ごとに標準規格が改定されている． C++ とは
4. なんでもできる！！！！！！！！！！ C++ で出来ること
5. ゲーム開発 DirectX DxLib Unity Unreal Engine 画像処理 (OpenCV) 並列分散処理 組み込み C++ で出来ること
6. Unreal Engine 3D ゲームを開発するのに便利． 割とブループリントを使うことが多 いような気もするが， C++ を記述す ることでも開発が可能． C++ を扱えるフレームワークなど
7. Qt C++ でクロスプラットフォームな GUI アプリケーションを開発できる やつ C++ を扱えるフレームワークなど
8. Siv3D C++ でクロスプラットフォームな GUI アプリケーションを簡単に開発 できる OSS フレームワーク 大好き C++ を扱えるフレームワークなど
9. Crow C++ で Web バックエンドが建てれる やつ． 結構簡単な記述で REST API を建てら れる． C++ を扱えるフレームワークなど
10. Drogon C++ で Web バックエンドが建てれる やつ． テンプレートエンジンも備えてお り，フロントも開発することができ る． めちゃくちゃ高速で，とある計測で は全言語の様々な Web バックエンド フレームワーク内で最速だったとい う結果も． C++ を扱えるフレームワークなど
11. 複数のコンパイラがある GCC (GNU Compiler Collection) Clang MSVC 同じ C++ でもコンパイラによって動作が違うことがある． コンパイラの種類
12. 配列を扱うとき…… int arr[10]; STL を使おう
13. std::vector<T> , std::list<T> , std::array<T, N> を使おう！！ C++ には配列を表すクラスが用意されている． std::vector<int> arr; std::list<int> arr; std::array<int, 10> arr; これらを扱うことで，配列に対する処理が統一できる． 例: sort std::sort(arr.begin(), arr.end()); STL を使おう
14. C++では変数の宣言の際に型の指定が必要となる． しかし，ライブラリで提供されるような長いクラス名を書くのが面倒だったり，明ら かにわかる部分で書くのは面倒． そこで auto を用いる． これによってコンパイル時に自動で型推論を行ってくれる． auto num = 10; // int auto str = "hello, world!!" // const char* auto が便利
15. C / C++ において，関数への引数の受け渡しは明示しない限り値渡しとなる． 関数内で値の変更を行っても反映されない． C言語においてはポインタを渡すことで関数内で値の変更を行えるようにしていた． void func(int* n) { *n += 1; } しかしこの場合，呼び出し時に & をつける必要がある． func(&num); 値渡しと参照渡し
16. C++ では，以下のようにすることで参照渡しをすることができる． 呼び出し時にも変数名のみでよい． void func(int& n){ n += 1; } func(num); サイズの大きい構造体など，コピーに時間のかかるものに有効． 値渡しと参照渡し
17. C言語由来のポインタの問題 メモリーリーク: 確保したメモリが開放されずに残り続けること malloc などでメモリを確保した場合は，その領域を人の手で解放してやる必要があ る． そこで便利なのがスマートポインタである． スマートポインタ
18. std::shared_ptr<T> , std::unique_ptr<T> これらのクラスは内部にカウンタを持っており，そのカウンタが0になったときに自動 でメモリを解放してくれる． 便利マン． { std::shared_ptr<int> ptr = std::make_shared<int>(100); // カウンタ 1 { std::shared_ptr<int> ptr2 = ptr; // カウンタ 2 } // カウンタ 1 } // ここで解放される スマートポインタ
19. 他の言語にも Generics という名前で存在している機能． これにより，クラスの抽象化が可能になった． 例として，空間上での座標を表す型を扱いたい場合，以下のようにすることでメンバ 変数を任意の型にすることができる． template<typename T> struct Point { T x; T y; }; Point<int>; Point<double>; Point<unsigned long long> template
20. template では任意の型を指定することができますが，それに制約を設けたいことがあ る．そこで使うのが， C++20 から追加された concept という機能である． 標準で用意されている concept を用いることもできますし，自前で定義することもで きる． template<typename T> concept arithmetic = std::is_arithmetic_v<T>; template<arithmetic T> struct Point { /* definition */ }; Point<int>; Point<std::string>; // Error!! concept
21. requires を用いたより細かな制約 以下のように記述することで，特定のメンバ変数やメソッドを持つかどうかなどまで 指定することができる． template<typename T> concept vector = requires(T& t, const T& ct) { typename T::value_type; { t.normalized() } -> std::same_as<T>; { ct.normalized() } -> std::same_as<T>; { t.length() } -> std::floating_point; }; concept
22. concept は C++20 から追加された機能． C++17 以前では SFINAE というテクニックを用いることで制約を実装していた． Substitution Failure Is Not An Error 直訳すると「置換の失敗はエラーではない」 わけわかめですね． 説明するとこれ単体でLTができるほど長くなるため，かなり割愛して説明する． SFINAE
23. 例として，与えられた二つの変数が加算可能かどうかを判定する関数を作ってみる． template<typename lT, typename rT> auto is_addable(lT l, rT r) -> decltype(l + r, bool()){ return true; } auto is_addable(...) -> bool { return false; } is_addable(3, std::string("hoge")) のように加算できない型を引数として渡した 場合，上の定義の l + r の部分で加算ができないため， template の置換に失敗す る． しかし，即座にコンパイルエラーとならず，オーバーロード候補から除外される． 結果，フォールバック関数である下の定義が呼ばれ， false が返る． SFINAE
24. SFINAE を扱う上で頻出する std::enable_if というクラスがある． これは，テンプレート引数として bool 値と任意の型を受け取る． bool が true の場合はメンバ型 type として第二引数の型を持つ． typename std::enable_if<true, int>::type // int 一方 false の場合は type を持たないため，コンパイルエラーとなる． typename std::enable_if<false, int>::type // Compile Error !! SFINAE ではこのエラーが発生する特性を利用する． SFINAE
25. template< typename T, typename std::enable_if<std::is_arithmetic<T>::value, void*>::type = nullptr > class Point{ /* definition */ }; T が数値型ではない → std::enable_if が type を持たない → 置換失敗 これによってこの定義はオーバーロード候補から除外され，その後 Point の定義がな くなるためコンパイルエラーとなる． 制約を満たさない場合のフォールバック型を用意しておけば，そちらが定義としてよ ばれることとなる． SFINAE
26. C++ は難しいと思われがちですが，実際難しいです．(どの技術もそう) しかし，最初に全て理解しようとする必要はありません． 最初は std::vector などの簡単な機能から少しずつ慣れていってください． 今日わからなかった部分は「こういう世界があるんだな」くらいに思ってくれると嬉 しいです． それではみなさま良き C++ ライフを！！！ あとがき