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それ import std でー bits/stdc++.h 論争に決着！ C++ 標準ライブラリのモジュール化

Last updated at 2022-09-14Posted at 2020-09-30

要約

C++23以降ではimport std;と書けばすべての標準ライブラリが使えます。

言語機能としてのモジュール

C++20では、#includeを置き換える新しいファイル分割の仕組みとしてモジュールが導入されました。

モジュール - cpprefjp

モジュールは「ファイルの内容をその場に展開する」という原始的な仕組みの#includeとは異なり、モジュール毎にコンパイルされます。
翻訳単位の肥大化が抑えられる事と、それぞれのモジュールが何度もコンパイルされることがない事から、コンパイル時間の短縮につながることが期待されています。

MSVC 16.8でモジュールが完全サポートされる(予定)など、実装も揃いつつあります。

ただし、言語機能としてのモジュールは導入されたものの、標準でモジュールとして提供されるライブラリはありません¹。

標準ライブラリのモジュール化

C++23では、ついに標準ライブラリがモジュール化されます。

P2465R3 Standard Library Modules std and std.compat

モジュール `std`

モジュール std は、C++標準ライブラリ全体を含むモジュールです。以下のようにインポートすると、すべての機能が使えるようになります。

import std;

std はグローバル名前空間には何も導入しません。

モジュール `std.compat`

モジュール std.compat は、モジュール std の内容に加えて、グローバル名前空間にもC言語互換ライブラリの内容を導入します。これは、古いコードをモジュールベースに書き換えるとき、互換性を保つために使用できます。

例えば、std をインポートした場合、 printf 関数は std 名前空間にのみ導入されます。std.compat をインポートすると、std 名前空間とグローバル名前空間の両方に導入されます。

マクロ

std、std.compat のいずれも、マクロは含みません。

C++20の仕様により、モジュールはマクロをエクスポートできません

標準ライブラリで定義されるマクロを使いたい場合は、引き続きヘッダーファイルを #include するか、ヘッダーユニットとしてインポートする必要があります。

以前の提案

以前、以下のようなサブモジュールが提案されていました(P0581R1 Standard Library Modules)。

C++23では、最小限のサポートとして標準ライブラリ全体を含むモジュールだけが採用され、これらのサブモジュールは採用されていません。

モジュール std.fundamental
<cstddef>、<limits>、<cfloat>、<cstdint>、<new>、<typeinfo>、<exception>、<initializer_list>、<csignal>、<csetjump>、<cstdlib>、<stdexcept>、<system_error>、<utility>、<tuple>、<optional>、<variant>、<any>、<bitset> (I/Oのフォーマット宣言を除く)、<type_traits>、<ratio>、<chrono>、<ctime>、<atomic>、<typeindex>、<memory>のうちstd::unique_ptrとstd::shared_ptrおよび関連するクラスと関数
モジュール std.core
std.fundamentalの再エクスポート、<array>、<list>、<forward_list>、<vector>、<deque>、<queue>、<stack>、<map>、<set>、<unordered_map>、<unordered_set>、<iterator>、<algorithm>、<execution>、<functional>、<string_view>、<string>(I/Oのフォーマット宣言を除く)、<memory>のstd.fundamentalに入らなかった部分、<memory_resource>、<scoped_allocator>、<regex>
モジュール std.io
<cctype>、<cwctype>、<cwchar>、<cstdlib>、<cuchar>、<locale>、<codecvt>、<clocale>、<iosfwd>、<iostream>、<ios>、<streambuf>、<istream>、<ostream>、<iomanip>、<sstream>、<fstream>、<cstdio>、<complex>のI/Oフォーマット宣言、<string>のI/Oフォーマット宣言、<bitset>のI/Oフォーマット宣言
モジュール std.os
<filesystem>
モジュール std.concurrency
<mutex>、<thread>、<condition_variable>、<shared_mutex>、<future>
モジュール std.math
<complex> (I/Oのフォーマット宣言を除く)、<numeric>、<valarray>、<random>、<cmath>

`bits/stdc++.h` とは

特定の処理系で提供される、標準ライブラリをすべてインクルードしている便利なヘッダーです。移植性は皆無ですが競技ではよく使われています。

で、結局 #include <bits/stdc++.h> って何?

C++23以降では、#include "bits/stdc++.h"の代わりにimport std;と書けます。これは標準ライブラリであり、ポータブルです😃

参考リンク

標準C++ライブラリにはヘッダーユニットという救済措置があります。 ↩

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