【C++23】std::printとdeducing thisがやっと来た

はじめに

C++23はC++20の改善版で、より使いやすい機能が追加されている。

特にstd::printは「やっとか！」って感じ。cout << ... << endlの呼吸からやっと解放される。

※ 一部機能はコンパイラのサポート状況により使用できない場合があるよ。

1. std::print / std::println

coutの代わりに：

#include <print>

int x = 42;
string name = "World";

std::print("Hello, {}!", name);       // 改行なし
std::println("The answer is {}", x);  // 改行あり

// cout より簡潔
// cout << "Hello, " << name << "!" << endl; // 従来

2. deducing this

メンバ関数でthisの型を推論：

struct MyClass {
    // 従来：const/非const版を両方書く必要があった
    // int& get() { return value; }
    // const int& get() const { return value; }
    
    // C++23：1つで両方対応
    template<typename Self>
    auto& get(this Self& self) {
        return self.value;
    }
    
    int value;
};

MyClass obj;
const MyClass cobj;

obj.get() = 10;        // int&
auto v = cobj.get();   // const int&

CRTP の簡略化

// 従来のCRTP
template<typename Derived>
struct Base {
    void interface() {
        static_cast<Derived*>(this)->impl();
    }
};

// C++23
struct Base {
    template<typename Self>
    void interface(this Self& self) {
        self.impl();
    }
};

3. [[assume]] 属性

最適化のヒントを与える：

int divide(int a, int b) {
    [[assume(b != 0)]];  // bは0でないと仮定
    return a / b;        // ゼロ除算チェックを省略できる
}

void process(int* ptr) {
    [[assume(ptr != nullptr)]];
    // nullチェック省略可能
}

4. if consteval

constevalコンテキストかどうかを判定：

constexpr int compute(int n) {
    if consteval {
        // コンパイル時評価
        return n * n;
    } else {
        // 実行時評価
        return some_runtime_function(n);
    }
}

5. std::expected

エラーハンドリングの新しい方法：

#include <expected>

std::expected<int, string> parse_int(string_view s) {
    try {
        return stoi(string(s));
    } catch (...) {
        return unexpected("Parse error");
    }
}

auto result = parse_int("42");
if (result) {
    cout << *result << endl;
} else {
    cout << "Error: " << result.error() << endl;
}

// value_or
cout << result.value_or(-1) << endl;

6. std::mdspan

多次元配列ビュー：

#include <mdspan>

int data[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12};

// 3x4 の2次元ビュー
std::mdspan m(data, 3, 4);

m[1, 2] = 100;  // 2行3列目にアクセス

for (int i = 0; i < 3; ++i) {
    for (int j = 0; j < 4; ++j) {
        cout << m[i, j] << " ";
    }
    cout << endl;
}

7. std::generator

コルーチンベースのジェネレータ：

#include <generator>

std::generator<int> fibonacci() {
    int a = 0, b = 1;
    while (true) {
        co_yield a;
        int temp = a;
        a = b;
        b = temp + b;
    }
}

for (int n : fibonacci() | views::take(10)) {
    cout << n << " ";  // 0 1 1 2 3 5 8 13 21 34
}

8. ranges の拡張

zip

vector<int> nums = {1, 2, 3};
vector<string> names = {"a", "b", "c"};

for (auto [n, name] : views::zip(nums, names)) {
    cout << n << ": " << name << endl;
}

enumerate

vector<string> items = {"apple", "banana", "cherry"};

for (auto [i, item] : views::enumerate(items)) {
    cout << i << ": " << item << endl;
}
// 0: apple
// 1: banana
// 2: cherry

chunk / slide

vector<int> nums = {1, 2, 3, 4, 5, 6};

// chunk: グループに分割
for (auto chunk : nums | views::chunk(2)) {
    // {1, 2}, {3, 4}, {5, 6}
}

// slide: スライディングウィンドウ
for (auto window : nums | views::slide(3)) {
    // {1, 2, 3}, {2, 3, 4}, {3, 4, 5}, {4, 5, 6}
}

9. std::stacktrace

スタックトレースを取得：

#include <stacktrace>

void foo() {
    auto trace = std::stacktrace::current();
    cout << trace << endl;
}

10. string の resize_and_overwrite

効率的な文字列操作：

string s;
s.resize_and_overwrite(100, [](char* buf, size_t n) {
    // bufに直接書き込み
    strcpy(buf, "Hello");
    return 5;  // 実際の長さを返す
});

11. to_underlying

enumの基底型へ変換：

enum class Color : int { Red = 1, Green = 2, Blue = 3 };

auto val = std::to_underlying(Color::Red);  // 1
// static_cast<int>(Color::Red) より簡潔

12. std::unreachable

到達不能を明示：

int foo(int x) {
    switch (x) {
        case 1: return 10;
        case 2: return 20;
        default:
            std::unreachable();  // ここには到達しない
    }
}

13. constexpr の更なる拡張

// unique_ptr が constexpr で使用可能
constexpr auto make_value() {
    auto p = make_unique<int>(42);
    return *p;
}

constexpr int val = make_value();

14. std::byteswap

エンディアン変換：

#include <bit>

uint32_t x = 0x12345678;
uint32_t y = std::byteswap(x);  // 0x78563412

コンパイラサポート状況

機能	GCC	Clang	MSVC
print	14+	17+	部分的
deducing this	14+	18+	19.32+
expected	12+	16+	19.33+
mdspan	14+	17+	部分的
ranges拡張	14+	17+	部分的

まとめ

機能	説明
print/println	簡潔な出力
deducing this	thisの型推論
[[assume]]	最適化ヒント
expected	エラーハンドリング
mdspan	多次元配列ビュー
generator	コルーチンジェネレータ
zip/enumerate	ranges拡張
stacktrace	スタックトレース取得
unreachable	到達不能マーク