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Slide 1 text
C++17 の新機能
（非順序）連想コンテナ編
2018/8/23 鳥頭かりやマン
1
Slide 2
Slide 2 text
連想コンテナおいしい！！！
（特に非順序）
2
注：個人の感想です
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ユニークキーマップの挿入
インタフェース向上
3
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Slide 4 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上
4
N3873 Improved insertion interface for unique-key maps
http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2014/n3873.html
N4006 An improved emplace() for unique-key maps
http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2014/n4006.html
N4240 Improved insertion interface for unique-key maps (Revision 2)
http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2014/n4240.html
N4279 Improved insertion interface for unique-key maps (Revision 2.3)
http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2014/n4279.html
Slide 5
Slide 5 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上
5
ユニークキーマップ？
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Slide 6 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上
6
ユニークキーマップ？
⇓
map
unordered_map
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ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上
7
multimap
unordered_multimap
は対象外
もちろん set 系も…
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ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上
8
導入の背景
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ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 導入の背景
9
既存の emplace の仕様が
曖昧でツラい…
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ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 導入の背景
10
？？？
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ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 導入の背景
11
問題①：次のコードのアサーションは通るか？
std::map> m;
m[42] = nullptr;
auto ptr = std::make_unique();
m.emplace(42, std::move(ptr)); // キー重複だから
// 挿入されないけど…
assert(ptr);
提案ペーパーから（改）
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ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 導入の背景
12
答え
未規定
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ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 導入の背景
13
ちな、
GCC:失敗する
Clang(～3.8.1):失敗する
Clang(3.9.1～):成功する
Wandbox調べ
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ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 導入の背景
14
何で？
既にキーがあるんだから
Clang 3.9.1～の方が正し
いんじゃないの？
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ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 導入の背景
15
お前は map さんの
気持ちを
全くわかってない
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ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 導入の背景
16
問題②：次のコードのアサーションは通るか？
std::map> m;
m["foo"] = nullptr;
auto ptr = std::make_unique();
m.emplace("foo", std::move(ptr)); // キー重複だから(ry
assert(ptr);
提案ペーパーから（改）
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ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 導入の背景
17
GCC:失敗する
Clang:失敗する
Wandbox調べ
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ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 導入の背景
18
？？？
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ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 導入の背景
19
map さんの気持ち
を考える
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ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 導入の背景
20
• 挿入するかどうかを判断するためには既
存のキーと挿入するデータのキーを比較
する必要がある。
• emplaceの引数はvalue_type（=std::pair）の
コンストラクタ引数だから、引数にキーと直
接比較可能な値が存在するとは限らない。
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Slide 21 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 導入の背景
21
ふつうの map さん(GCCとか)
挿入するかどうかわからないけど、比較
するためにとりあえずメモリアロケートし
て value_type を構築しちゃおう。
⇓
たとえ挿入しなくても、右辺値参照は
ムーブされちゃったりする。
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Slide 22 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 導入の背景
22
がんばる map さん（Clang 3.9.1～とか）
value_type を構築しなくても引数と直接
比較できる時は構築しないで頑張ろう。
直接比較できない時はしょうがないので
構築しよう。
⇓
ムーブされる条件は結構複雑。
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ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 導入の背景
23
いずれにしろ、
最終的に引数がどう
なっているのかが良く
分からない
いやまぁ実装調べればわかるけど、バージョンによって変わるかもしれないし…
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ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上
24
回避策
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ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 回避策
25
1. find を使う
2. lower_bound を使う
（でも map だけ）
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ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 回避策
26
1. findを使う
auto it = m.find("foo");
if (it == m.end()) {
it = m.emplace("foo", std::move(p)).first;
}
欠点:キーが存在しない場合、おんなじ検索が2回さ
れる、MOTTAINAI
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ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 回避策
27
2. lower_boundを使う
auto it = m.lower_bound("foo");
if (it == m.end() || m.key_comp()("foo", it->first)) {
it = m.emplace_hint(it, "foo", std::move(p)).first;
}
欠点:我らが愛する unordered_map には使えない。
毎回こんなん書くの面倒だし覚えてられなくてバグり
そう。
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ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上
28
対応
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Slide 29 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 対応
29
新しい
メンバ関数
追加しよ
575
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Slide 30 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 対応
30
template
pair try_emplace(const key_type& k, Args&&... args);
template
pair try_emplace(key_type&& k, Args&&... args);
template
iterator try_emplace(const_iterator hint, const key_type& k, Args&&... args);
template
iterator try_emplace(const_iterator hint, key_type&& k, Args&&... args);
Slide 31
Slide 31 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 対応
31
ポイント
既存の emplace とは異なり、キーの引数 k が
key_type で独立しているので、value_type を構
築しなくても必ずキーの比較が可能
⇓
挿入しない場合は、引数は絶対不変！
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ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 対応
32
問題➂：次のコードのアサーションは通るか？
std::map> m;
m[42] = nullptr;
auto ptr = std::make_unique();
m.try_emplace(42, std::move(ptr));
assert(ptr);
提案ペーパーから（改）
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ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 対応
33
答え
常に通る（ヤッター！）
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ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 対応
34
問題④：次のコードのアサーションは通るか？
std::map> m;
m["foo"] = nullptr;
auto ptr = std::make_unique();
m.try_emplace("foo", std::move(ptr));
assert(ptr);
提案ペーパーから（改）
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ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 対応
35
答え
常に通る（ヤッター！）
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ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 対応
36
素朴な疑問点
何で emplace の規約を変更し
ないでメンバ関数追加にした
の？
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ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 対応
37
提案ペーパーでの回答
しれっと変えちゃうと、対応してる処
理系と対応してない処理系をユー
ザが判別するのが難しくなって、バ
グの温床になりかねないから。
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ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 対応
38
今までもいろいろしれっと変え
てきてると思うんだけどなぁ…
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ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上
39
詳細
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Slide 40 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 詳細
40
template
pair try_emplace(const key_type& k, Args&&... args);
k：キー値。単体でコンテナ内の他の要素のキーと比較可能。このキーと同
値のキーを持つ要素がコンテナ内に存在しない場合、新たな要素のキーが
この引数からコピー構築※される。
args：対応する値のコンストラクタの引数。k と同値のキーを持つ要素がコン
テナ内に存在しない場合、新たな要素の値がこの引数から直接構築※され
る。存在した場合は args は不変。
戻り値(iterator)：新たに追加した要素（追加した場合）、あるいは、k と同値
のキーを持つ要素（追加しなかった場合）。
戻り値(bool)：要素を追加した場合 true、追加しなかった場合 false。
※ 実際にはちょっと違って全引数でpiecewise_constructされる…
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Slide 41 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 詳細
41
template
pair try_emplace(key_type&& k, Args&&... args);
k：キー値。単体でコンテナ内の他の要素のキーと比較可能。このキーと同
値のキーを持つ要素がコンテナ内に存在しない場合、新たな要素のキーが
この引数からムーブ構築※される。存在した場合は k は不変。
args：1個目のオーバーロードと同じ。
戻り値(iterator)：1個目のオーバーロードと同じ。
戻り値(bool)：1個目のオーバーロードと同じ。
※ 実際には（ry
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Slide 42 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 詳細
42
template
iterator try_emplace(const_iterator hint, const key_type& k, Args&&...
args);
hint：k で指定したキー値をコンテナから検索する際のヒント。適切なヒントを
指定すれば検索が早く終わる。ただし、我らが非順序連想コンテナの場合
は完全に意味なし（何で非順序にも追加したし…）。
k：1個目のオーバーロードと同じ。
args：1個目のオーバーロードと同じ。
戻り値：1個目のオーバーロードの iterator と同じ。
何で bool 返さないんですかね…
Slide 43
Slide 43 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 詳細
43
template
iterator try_emplace(const_iterator hint, key_type&& k, Args&&... args);
hint：3個目のオーバーロードと同じ。
k：2個目のオーバーロードと同じ。
args：1個目のオーバーロードと同じ。
戻り値：1個目のオーバーロードの iterator と同じ。
何で bo(ry
Slide 44
Slide 44 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 詳細
44
あ、計算量は emplace、
emplace_hint と同じです
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Slide 45 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 詳細
45
注意
キーは、直接構築じゃなくて、メンバ
関数呼び出し前に構築、その後必
要に応じてコピー・ムーブになる
まぁ引数が key_type 型なんで当たり前なんですが…
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Slide 46 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上
46
不満点
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Slide 47 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 不満点
47
異種混合比較コンテナの場合でも、
キー用の引数は key_type になっ
ちゃう…
（つまりキーが直接構築されない）
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Slide 48 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 不満点
48
異種混合比較コンテナ？？？
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Slide 49 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 不満点
49
C++14で追加されたこんなヤツ
std::map, std::less<>> m;
auto res = m.find("foo"); // "foo" から std::string が作られない
（残念ながら我らが愛する非順序連想コンテナには無い…）
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Slide 50 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 不満点
50
問題⑤：次のコードを順に実行すると、std::string オ
ブジェクトはそれぞれ何個作られるか？
std::map> m;
m. emplace("foo", 42); // 何個？（挿入される
m. emplace("foo", 42); // 何個？（挿入されないけど
m.try_emplace("bar", 42); // 何個？（挿入される
m.try_emplace("bar", 42); // 何個？（挿入されないけど
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ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 不満点
51
答え
std::map> m;
m. emplace("foo", 42); // 1個
m. emplace("foo", 42); // 1個（悲しい…）
m.try_emplace("bar", 42); // 2個（悲しい…）
m.try_emplace("bar", 42); // 1個（悲しい…）
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Slide 52 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 不満点
52
注意
キーは、たとえ異種混合比較コンテ
ナでも、直接構築じゃなくて、メンバ
関数呼び出し前に構築、その後必
要に応じてコピー・ムーブになる
しつこい…
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Slide 53 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上
53
実装
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ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 実装
54
Clang HEAD map
template
pair try_emplace(const key_type& k, Args&&... args) {
return __tree_.__emplace_unique_key_args(k,
piecewise_construct,
forward_as_tuple(k),
forward_as_tuple(forward(args)...));
}
何か一生懸命やってそう…
実際 __emplace_unique_key_args では k による検索は1回しか走らないし、もち
ろん既にキーが存在すれば args も無傷。
ちな、通常の insert や emplace でも引数からキーに直接アクセスできる場合に
はコイツが呼ばれてる。（でも piecewise_construct だと呼ばれない…）
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ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 実装
55
Clang HEAD unordered_map
template
pair try_emplace(const key_type& k, Args&&... args) {
return __table_.__emplace_unique_key_args(k,
piecewise_construct,
forward_as_tuple(k),
forward_as_tuple(forward(args)...));
}
何か一生懸命やってそう…
てか map と完全に一致…
Slide 56
Slide 56 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 実装
56
GCC HEAD map
template
pair try_emplace(const key_type& k, Args&&... args) {
iterator i = lower_bound(k);
if (i == end() || key_comp()(k, (*i).first)) {
i = emplace_hint(i, piecewise_construct, forward_as_tuple(k),
forward_as_tuple(forward(args)...));
return {i, true};
}
return {i, false};
}
えぇ…
回避方法のまんまやし、もうちょっと頑張って欲しい…
Slide 57
Slide 57 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 実装
57
GCC HEAD unordered_map
template
pair try_emplace(const key_type& k, Args&&... args) {
iterator i = find(k);
if (i == end()) {
i = emplace(std::piecewise_construct, std::forward_as_tuple(k),
std::forward_as_tuple(std::forward(args)...)).first;
return {i, true};
}
return {i, false};
}
えぇ…
提案の意図ほぼ汲んでなくて検索2回走るし GCC は悔い改めて欲しい…
Slide 58
Slide 58 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上
58
完
Slide 59
Slide 59 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上
59
と思うじゃないですか…
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Slide 60 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上
60
導入の背景
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Slide 61 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 導入の背景
61
指定したキーが無かったら挿
入、あったら更新、がしたい
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Slide 62 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上
62
回避策
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Slide 63 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 回避策
63
1. find を使う
2. lower_bound を使う
（でも map だけ）
3. operator[] を使う
さっき似たようなの見たような…
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Slide 64 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 回避策
64
1. findを使う
auto it = m.find("foo");
if (it == m.end()) {
it = m.emplace("foo", std::move(p)).first;
} else {
it->second = std::move(p); // 違うのはここだけ
}
欠点:キーが存在しない場合、おんなじ検(ry
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Slide 65 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 回避策
65
2. lower_boundを使う
auto it = m.lower_bound("foo");
if (it == m.end() || m.key_comp()("foo", it->first)) {
it = m.emplace_hint(it, "foo", std::move(p)).first;
} else {
it->second = std::move(p); // 違うのはここだけ
}
欠点:我らが愛する unordered_map には使えない。
毎回こんなん書くの面倒だし覚え(ry
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Slide 66 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 回避策
66
3. operator[] を使う
m["foo"] = std::move(p);
欠点:mapped_typeがデフォルト構築可能じゃなきゃ
ならない。
デフォルト構築されてから代入されるから、デフォ
ルト構築が高価だとムダ感マジ半端ないって。
あと、今までキーが存在してたかどうかが分からな
い。
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Slide 67 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上
67
対応
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Slide 68 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 対応
68
新しい
メンバ関数
追加しよ
575(nページぶり2回目)
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Slide 69 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 対応
69
template
pair insert_or_assign(const key_type& k, M&& obj);
template
pair insert_or_assign(key_type&& k, M&& obj);
template
iterator insert_or_assign(const_iterator hint, const key_type& k, M&& obj);
template
iterator insert_or_assign(const_iterator hint, key_type&& k, M&& obj);
Slide 70
Slide 70 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 対応
70
ポイント
普通の insert とは異なり、キーが存在した場合
には代入が走る
普通の insert とは異なり、キーと値が引数レベ
ルで分離されてる
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Slide 71 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 対応
71
素朴な疑問点
何で emplace じゃなくて
insert って名前なの？
何で variadic じゃないの？
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Slide 72 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 対応
72
提案ペーパーの回答
キーが無い場合の構築は emplace
でもいいけど、キーがあった場合の
代入演算子は引数1つしかないや
ろ？
なるほどな？
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Slide 73 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上
73
詳細
Slide 74
Slide 74 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 詳細
74
template
pair insert_or_assign(const key_type& k, M&& obj);
k：キー値。単体でコンテナ内の他の要素のキーと比較可能。このキーと同
値のキーを持つ要素がコンテナ内に存在しない場合、新たな要素のキーが
この引数からコピー構築※される。
obj：対応する値のコンストラクタの引数。k と同値のキーを持つ要素がコン
テナ内に存在しない場合、新たな要素の値がこの引数から直接構築※され
る。存在した場合は要素の値はこの引数からムーブ代入される。
戻り値(iterator)：新たに追加した要素（追加した場合）、あるいは、k と同値
のキーを持つ要素（追加しなかった場合）。
戻り値(bool)：要素を追加した場合 true、追加しなかった場合 false。
※ 実際には(ry
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Slide 75 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 詳細
75
template
pair insert_or_assign(key_type&& k, M&& obj);
k：キー値。単体でコンテナ内の他の要素のキーと比較可能。このキーと同
値のキーを持つ要素がコンテナ内に存在しない場合、新たな要素のキーが
この引数からムーブ構築※される。存在する場合は不明…（普通に考えた
ら不変だと思うんだけど…）
obj：1個目のオーバーロードと同じ。
戻り値(iterator)： 1個目のオーバーロードと同じ。
戻り値(bool)： 1個目のオーバーロードと同じ。
※ 実際には(ry
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Slide 76 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 詳細
76
template
iterator insert_or_assign(const_iterator hint, const key_type& k, M&& obj);
hint：k で指定したキー値をコンテナから検索する際のヒント。適切なヒントを
指定すれば検索が早く終わる。ただし、我らが非順序連想コンテナの場合
は完全に意味なし（何で非順序にも追加したし…） 。
k：1個目のオーバーロードと同じ。
obj：1個目のオーバーロードと同じ。
戻り値：1個目のオーバーロードの iterator と同じ。
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Slide 77 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 詳細
77
template
iterator insert_or_assign(const_iterator hint, key_type&& k, M&& obj);
hint：3個目のオーバーロードと同じ。
k：2個目のオーバーロードと同じ。
obj：1個目のオーバーロードと同じ。
戻り値：1個目のオーバーロードの iterator と同じ。
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Slide 78 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 詳細
78
あ、計算量は emplace、
emplace_hint と同じです
さっきも聞いたような…
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Slide 79 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 実装
79
Clang HEAD map
template
pair insert_or_assign(const key_type& k, Vp&& v) {
iterator p = lower_bound(k);
if (p != end() && !key_comp()(k, p->first)) {
p->second = forward(v);
return make_pair(p, false);
}
return make_pair(emplace_hint(p, k, forward(v)), true);
}
えぇ…
回避方法のまんまやし、もうちょっと頑張って欲しい…
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Slide 80 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 実装
80
Clang HEAD unordered_map
template
pair insert_or_assign(const key_type& k, Vp&& v) {
pair res =
__table_.__emplace_unique_key_args(k, k, forward(v));
if (!res.second) {
res.first->second = forward(v);
}
return res;
}
何か一生懸命やってそう…
てか try_emplace に代入追加しただけ…
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Slide 81 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 実装
81
GCC HEAD map
template
pair insert_or_assign(const key_type& k, Obj&& obj) {
iterator i = lower_bound(k);
if (i == end() || key_comp()(k, (*i).first)) {
i = emplace_hint(i, std::piecewise_construct, std::forward_as_tuple(k),
std::forward_as_tuple(std::forward(obj)));
return {i, true};
}
(*i).second = std::forward(obj);
return {i, false};
}
えぇ…
もうちょっと頑張って欲しい…（てか引数2個固定なんだからpiecewiseいらんやろ
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Slide 82 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 実装
82
GCC HEAD unordered_map
template
pair insert_or_assign(const key_type& k, Obj&& obj) {
iterator i = find(k);
if (i == end()) {
i = emplace(std::piecewise_construct, std::forward_as_tuple(k),
std::forward_as_tuple(std::forward(obj))).first;
return {i, true};
}
(*i).second = std::forward(obj);
return {i, false};
}
えぇ…
提案の意図ほぼ汲んでなくて検索2回走るし GCC はマジ悔い改めて欲しい…
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Slide 83 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上
83
おまけ
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ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 おまけ
84
機能テストマクロ
__cpp_lib_map_try_emplace 201411L
__cpp_lib_unordered_map_try_emplace 201411L
map と unordered_map で別々に定義されているのね…
(C++17 以降使ってれば使う機会無いけど…)
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Slide 85 text
ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上
85
完
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Slide 86 text
（非順序）連想コンテナの
接合
86
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Slide 87 text
（非順序）連想コンテナの接合
87
N3586 Splicing Maps and Sets
http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2013/n3586.pdf
N3645 Splicing Maps and Sets (Revision 1)
http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2013/n3645.pdf
P0083R0 Splicing Maps and Sets (Revision 2)
http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2015/p0083r0.pdf
P0083R1 Splicing Maps and Sets (Revision 3)
http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2015/p0083r1.pdf
P0083R2 Splicing Maps and Sets (Revision 4)
http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2016/p0083r2.pdf
P0083R3 Splicing Maps and Sets (Revision 5)
http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg21/docs/papers/2016/p0083r3.pdf
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Slide 88 text
（非順序）連想コンテナの接合
88
接合？
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（非順序）連想コンテナの接合
89
接合？
⇓
splicing
良い日本語があったら教えてください…
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（非順序）連想コンテナの接合
90
導入の背景
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（非順序）連想コンテナの接合
導入の背景
91
1. 連想コンテナの要素をコ
ンテナ間で移動したい！
2. キーを変更したい！
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（非順序）連想コンテナの接合
導入の背景
92
1. （非順序）連想コンテナの要素をコ
ンテナ間で移動したい！
std::map s, d;
s.emplace(42, "foo");
s.emplace(114514, "bar");
// ここで s の42の要素を d に移動したい…
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（非順序）連想コンテナの接合
導入の背景
93
1. （非順序）連想コンテナの要素をコ
ンテナ間で移動したい！
std::map s, d;
s.emplace(42, "foo");
s.emplace(114514, "bar");
auto it = s.find(42);
d.insert(std::move(*it));
s.erase(it);
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（非順序）連想コンテナの接合
導入の背景
94
auto it = s.find(42); // まぁしょうがない
d.insert(std::move(*it)); // d側でメモリ割当＆ムーブ
s.erase(it); // s側でメモリ開放＆デストラクタ
メモリ割当＆解放とか、ムーブコン
ストラクタ＆デストラクタとか、控え
めに言ってムダじゃね？
しかもこれじゃキーはムーブできてない…
map じゃなくて set だとそもそもムーブできない…
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（非順序）連想コンテナの接合
導入の背景
95
2. キーを変更したい！
std::map m;
m.emplace(42, "foo");
m.emplace(114514, "bar");
// ここで m の 42 のキーを 893 に変更したい…
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（非順序）連想コンテナの接合
導入の背景
96
2. キーを変更したい！
std::map m;
m.emplace(42, "foo");
m.emplace(114514, "bar");
auto it = m.find(42);
m.emplace(893, std::move(it->second));
m.erase(it);
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（非順序）連想コンテナの接合
導入の背景
97
auto it = m.find(42); // まぁしょうがない
m.emplace(893, std::move(it->second));
// メモリ割当＆ムーブ
m.erase(it); // メモリ開放＆デストラクタ
メモリ割当＆解放（ry
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（非順序）連想コンテナの接合
98
対応
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（非順序）連想コンテナの接合
対応
99
新しい
メンバ関数
追加しよ
575(nページぶり3回目)
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（非順序）連想コンテナの接合
対応
100
コンテナから指定されたノードを
切り離すメンバ関数（extract）と、
切り離したノードをコンテナに追
加するメンバ関数（insert）を追加。
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（非順序）連想コンテナの接合
対応
101
ノードを切り離すメンバ関数
node_type extract(const key_type& x); // 対象をキーで指定
node_type extract(const_iterator position); // 対象をイテレータで指定
切り離したノードを追加するメンバ関数
insert_return_type insert(node_type&& nh); // ユニークコンテナの場合※
iterator insert(node_type&& nh); // 非ユニークコンテナの場合※
iterator insert(const_iterator hint, node_type&& nh);
// 挿入位置のヒント付き
※ ユニークコンテナだとキー値重複で失敗する可能性があるので戻り値がちょっと違う
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（非順序）連想コンテナの接合
対応
102
ポイント
切り離されたノードは「ノードハンドル」に格納さ
れて、元のコンテナとは独立して管理される。
切り離されたノードは、「ノードハンドル」を通し
て map のキー値や set の要素値を変更可能。
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（非順序）連想コンテナの接合
対応
103
ノードハンドル？
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（非順序）連想コンテナの接合
対応
104
ノードハンドル？
⇓
（非順序）連想コンテナのノードを、
コンテナから分離した時に、当該
ノードを管理するクラステンプレート
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（非順序）連想コンテナの接合
対応
105
ノードハンドルの特徴
• クラステンプレートの名前は規格では規定されていない。
• コンテナ C のノードハンドルの型は C::node_type で参照可能（ノード
自体の型じゃないのにこの名前なのは混乱しやすくないですか…）。
• 元のコンテナが破棄されてもノードを管理できる。
• 元のコンテナのアロケータのコピーを独自に持っている。
• ムーブオンリーである（コピーは出来ない）。
• ノードを持たない空のノードハンドルも作れる。
• ノードを持ったまま破棄されると、アロケータを使ってノードを適切に
破棄してくれる。
• map のキーや set の要素など、普段は変更不可なものも変更可能。
• 異なる型のコンテナ間でも互換性あり（次ページ参照）
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（非順序）連想コンテナの接合
対応
106
ノードハンドルの互換性
下記の同じセル内はノードハンドルのやりとりが可能
ただし、アロケータは型が同じ必要があるだけでなく、オブ
ジェクトも等しくなければならない。
map系
比較関数が違っていてもOK
map
multimap
set系
比較関数が違っていてもOK
set
multiset
unordered_map系
ハッシュ・比較関数が違っていてもOK
unordered_map
unordered_multimap
unordered_set系
ハッシュ・比較関数が違っていてもOK
unordered_set
unordered_multiset
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（非順序）連想コンテナの接合
対応
107
ノードハンドルの詳細
メンバ型
using value_type = コンテナの value_type; // set 系にしか無い
using key_type = コンテナの key_type; // map 系にしか無い
using mapped_type = コンテナの mapped_type; // map 系にしか無い
using allocator_type = コンテナの allocator_type;
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（非順序）連想コンテナの接合
対応
108
ノードハンドルの詳細
コンストラクタ
constexpr node_handle() noexcept; // デフォルトコンストラクタ
node_handle(node_handle&&) noexcept; // ムーブコンストラクタ
デフォルトコンストラクタ：空のノードハンドルを作成。
ムーブコンストラクタ：引数のノードハンドルからノードとアロケータを
奪って作成。引数のノードハンドルは空になる。
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（非順序）連想コンテナの接合
対応
109
ノードハンドルの詳細
デストラクタ
~node_handle();
ノードハンドルが空じゃなかったら、手持ちのアロケータで、destroy メン
バ関数を使って要素を破棄してから、deallocate メンバ関数を使ってメモ
リを解放。（実際は allocator_traits を介して起動）
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（非順序）連想コンテナの接合
対応
110
ノードハンドルの詳細
代入演算子
node_handle& operator=(node_handle&&); // ムーブ代入演算子
引数のノードハンドルからノードとアロケータを奪う。引数のノードハンド
ルは空になる（元々空なら自分も空になる） 。
元々ノードを持っていた場合には、デストラクタと同様当該ノードを破棄
するが、その場合、自分と引数のアロケータが等しいか、アロケータの
propagate_on_container_move_assignment が true か、のどちらかでなけ
ればならない。（この条件いりますかね…）
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（非順序）連想コンテナの接合
対応
111
ノードハンドルの詳細
要素アクセス
value_type& value() const; // set 系のみ
key_type& key() const; // map 系のみ
mapped_type& mapped() const; // map 系のみ
名前の通り。set や map のキーも const じゃない参照を返すので変更可
能。
しかも見ての通りノードハンドル自体が const でも変更可能。（なぜそう
したんだろう…）
当然、空のノードハンドルに対して呼び出したら UB。
Slide 112
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（非順序）連想コンテナの接合
対応
112
ノードハンドルの詳細
その他
allocator_type get_allocator() const; // アロケータを取得
explicit operator bool() const noexcept; // 空じゃなかったら true
bool empty() const noexcept; // 空だったら true
見たまんま。
アロケータは、空のノードハンドルに対して呼び出したら UB。
Slide 113
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（非順序）連想コンテナの接合
対応
113
ノードハンドルの詳細
swap
void swap(node_handle&) noexcept(※);
どちらかが空のノードハンドルか、アロケータが等しいか、アロケータの
propagate_on_container_swap が true か、 のいずれかでないと UB。
※アロケータのpropagate_on_container_swap が true かアロケータの
is_always_equal が true であれば noexcept。
非メンバ関数版もあるよ。（メンバ関数を呼び出すだけ）
Slide 114
Slide 114 text
（非順序）連想コンテナの接合
対応
114
再掲：ノードを切り離すメンバ関数
node_type extract(const key_type& x); // 対象をキーで指定
node_type extract(const_iterator position); // 対象をイテレータで指定
上側の、キーで指定するバージョンは、該当するキーが無かったら空のノー
ドハンドルが返る。
非ユニークコンテナだと、最初に見つかったノードが返る。
下側のイテレータで指定するバージョンは、イテレータが有効な要素を指し
ていないといけない。つまり、position は cend() ではいけない。（cend() なら
空のノードハンドル返せばいいと思うんだけど…）
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ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 詳細
115
あ、計算量は対応する
erase と同じです
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（非順序）連想コンテナの接合
対応
116
再掲：切り離したノードを追加するメンバ関数
insert_return_type insert(node_type&& nh); // ユニークコンテナの場合※
iterator insert(node_type&& nh); // 非ユニークコンテナの場合※
iterator insert(const_iterator hint, node_type&& nh);
// 挿入位置のヒント付き
どのバージョンでも nh が空の場合には何も起きない。
1番目と2番目のバージョンでは、nh は必ず空になる。
3番目のバージョンでは、キー重複で挿入できなかった場合には nh は不変。
1番目の戻り値の insert_return_type はコンテナのメンバ型の名前。（後述
2番目と3番目の戻り値のイテレータは、挿入した要素か、挿入できなかった
場合は挿入しようとした要素と同じキーをもつ要素を指す。
hint は無視されるかも…
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ユニークキーマップの挿入イン
タフェース向上 詳細
117
あ、計算量は対応する
insert と同じです
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（非順序）連想コンテナの接合
対応
118
insert_return_type？
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（非順序）連想コンテナの接合
対応
119
insert_return_type？
⇓
こんなやつ（ただし、名前は規定されてない）
template
struct INSERT_RETURN_TYPE {
Iterator position; // insert に成功したら挿入された要素、
// 失敗したら挿入しようとした要素と同一のキーの要素
bool inserted; // insert に成功したら true、失敗したら false
NodeType node; // insert に成功したら空、失敗したら引数 nh からムーブ
};
3番目のノードハンドル、必要ですかね…
（一応 d.insert(s.extract(...)) ってやりたかったからっぽいけど…）
Slide 120
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（非順序）連想コンテナの接合
対応
120
完
Slide 121
Slide 121 text
（非順序）連想コンテナの接合
対応
121
と思うじゃないですか…
またですか…
Slide 122
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（非順序）連想コンテナの接合
対応
122
ノードを根こそぎ転送するメンバ関数
template <...>
void merge(C& x); // 左辺値参照（const じゃないよ）
template <...>
void merge(C&& x); //右辺値参照
引数のコンテナが持つノードを全部奪い取る。ただし、奪い取る側がユニーク
コンテナの場合には、キー重複となるノードは引数のコンテナに残ったままと
なる。
引数のコンテナ C に許される型は、ノードハンドルの互換性の表と同じ。
あと、アロケータは等しくないとダメ。
（引数の型のテンプレートにある Key は set 系の場合は無いよ。めんどいから一緒にしちゃった…）
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（非順序）連想コンテナの接合
123
おまけ
Slide 124
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（非順序）連想コンテナの接合
おまけ
124
機能テストマクロ
__cpp_lib_node_extract 201606L
(C++17 以降使ってれば使う機会無いけど…)
Slide 125
Slide 125 text
（非順序）連想コンテナの接合
対応
125
完