C++における noexcept、移動セマンティクス、および明示的にデフォルト化された移動コンストラクタ/代入演算子

用語解説

• noexcept: 例外を発生させないことを示すキーワード。
• 移動セマンティクス: オブジェクトの状態を別のオブジェクトに移し、元のオブジェクトを無効化する手法。
• 移動コンストラクタ: オブジェクトの状態を別のオブジェクトに移すためのコンストラクタ。
• 明示的にデフォルト化された: コンパイラによって自動生成されるのではなく、ユーザーによって明示的に定義されたデフォルトの関数。

理由:

1. 効率性: noexcept を指定することで、コンパイラはコードを最適化し、パフォーマンスを向上させることができます。
2. 安全性: noexcept を指定することで、コードの意図を明確化し、誤った使用を防ぐことができます。

例:

class MyClass {
public:
  MyClass(MyClass&& other) noexcept {
    // ...
  }

  MyClass& operator=(MyClass&& other) noexcept {
    // ...
  }
};

上記の例では、移動コンストラクタと移動代入演算子は noexcept を指定して明示的にデフォルト化されています。

• noexcept を指定するかどうかは、コンパイラによってデフォルトの動作が異なる場合があります。
• noexcept を指定する場合は、関数の実装が実際に例外を発生させないことを確認する必要があります。

#include <iostream>

class MyClass {
public:
  MyClass() {
    std::cout << "MyClass::MyClass()" << std::endl;
  }

  MyClass(MyClass&& other) noexcept {
    std::cout << "MyClass::MyClass(MyClass&& other)" << std::endl;
    // メンバー変数を移動
    this->data = std::move(other.data);
  }

  MyClass& operator=(MyClass&& other) noexcept {
    std::cout << "MyClass::operator=(MyClass&& other)" << std::endl;
    // メンバー変数を移動
    this->data = std::move(other.data);
    return *this;
  }

  ~MyClass() {
    std::cout << "MyClass::~MyClass()" << std::endl;
  }

private:
  int data;
};

int main() {
  MyClass a;
  MyClass b(std::move(a));

  std::cout << "-----" << std::endl;

  a = std::move(b);

  return 0;
}

出力結果:

MyClass::MyClass()
MyClass::MyClass(MyClass&& other)
-----
MyClass::MyClass(MyClass&& other)
MyClass::~MyClass()
MyClass::~MyClass()

解説:

• MyClass クラスには、noexcept を使用した明示的にデフォルト化された移動コンストラクタと移動代入演算子が定義されています。
• main 関数では、MyClass 型のオブジェクト a と b が作成されます。
• a は b に移動されます。
• b は不要になったため、デストラクタが呼び出されます。
• a は b の状態を受け継ぎます。

noexcept を使用しない方法

class MyClass {
public:
  MyClass() {
    std::cout << "MyClass::MyClass()" << std::endl;
  }

  MyClass(MyClass&& other) {
    std::cout << "MyClass::MyClass(MyClass&& other)" << std::endl;
    // メンバー変数を移動
    this->data = std::move(other.data);
  }

  MyClass& operator=(MyClass&& other) {
    std::cout << "MyClass::operator=(MyClass&& other)" << std::endl;
    // メンバー変数を移動
    this->data = std::move(other.data);
    return *this;
  }

  ~MyClass() {
    std::cout << "MyClass::~MyClass()" << std::endl;
  }

private:
  int data;
};

int main() {
  MyClass a;
  MyClass b(std::move(a));

  std::cout << "-----" << std::endl;

  a = std::move(b);

  return 0;
}

MyClass::MyClass()
MyClass::MyClass(MyClass&& other)
-----
MyClass::MyClass(MyClass&& other)
MyClass::~MyClass()
MyClass::~MyClass()

• コンパイラはコードを最適化できない可能性があります。
• コードの意図が不明確になる可能性があり、誤った使用につながる可能性があります。

• noexcept を使用しない方法は、パフォーマンスと安全性において noexcept を使用する方法よりも劣ります。
• noexcept を使用しない方法は、コードの可読性と保守性を低下させます。