【C++】autoとdecltype | 型の自動推論と取得の方法を解説

はじめに

C++で、std::vector<std::string>::iterator のように、非常に長くて複雑な型名を手で書くのは、面倒で、typoの原因にもなります。

C++11では、このような問題を解決し、コードをより簡潔で読みやすくするために、型の自動推論の仕組みが導入されました。

• auto: 変数を初期化する値から、その変数の型を自動で推論する。
• decltype: 式の型を、コンパイル時に取得する。

この記事では、これら2つのキーワードの基本的な使い方と、それによってC++のコードがどのように改善されるかを解説します。

---

【前提】C++11とは？

C++11は、2011年に正式化されたC++言語のメジャーアップデート版です。autoによる型推論やdecltypeはこのC++11で導入されたため、利用するにはC++11以降に対応したコンパイラが必要です。

---

1. auto: 初期化子からの型推論

autoキーワードを変数の型の代わりに使うと、コンパイラはその変数を初期化している値の型を見て、自動的に変数の型を決定してくれます。

サンプルコード

#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>

using namespace std;

int main() {
    // 1. 基本的な使い方
    auto integer_val = 100;     // 100はintなので、integer_valはint型になる
    auto double_val = 3.14;   // 3.14はdoubleなので、double_valはdouble型になる
    auto text = "Hello";      // "Hello"はconst char*なので、textはconst char*型になる

    // 2. 複雑な型名を簡略化
    vector<string> names = {"佐藤", "鈴木"};
    // 本来: vector<string>::iterator it = names.begin();
    auto it = names.begin(); // itは vector<string>::iterator 型に推論される
    
    // 3. 範囲for文での利用
    // for (const string& name : names) と書くのと同じ
    for (const auto& name : names) {
        cout << name << endl;
    }
    
    return 0;
}

解説: auto を使うことで、特にイテレータのような長い型名を記述する手間が省け、コードが非常にすっきりと読みやすくなります。

---

2. decltype: 式からの型取得

decltype (declared type) は、式を引数に取り、その式が返す値の型をコンパイル時に取得します。autoが変数を初期化する必要があるのに対し、decltypeは変数の宣言にのみ型を利用できます。

サンプルコード

#include <iostream>

using namespace std;

int main() {
    int x = 10;
    const double y = 3.14;

    // 1. 変数から型を取得
    // xの型(int)を持つ変数を宣言
    decltype(x) x2; 
    
    // 2. 式から型を取得
    // x + y の結果の型(double)を持つ変数を宣言
    decltype(x + y) z; 
    
    cout << "typeid(x2).name(): " << typeid(x2).name() << endl;
    cout << "typeid(z).name(): " << typeid(z).name() << endl;
    
    return 0;
}

解説: decltypeは、constや&（参照）といった修飾子も含めて、式の型を忠実に再現します。

後置戻り値型 (Trailing Return Type)

C++11では、decltypeとautoを組み合わせて、関数の戻り値の型を、引数を使った式から決定することができます。

template <typename T1, typename T2>
auto add(T1 a, T2 b) -> decltype(a + b) {
    return a + b;
}

解説: -> decltype(a + b) の部分が、add関数の戻り値の型が、a + b という式の型と同じであることを示しています。

---

まとめ

今回は、C++11で導入された、型の自動推論を行うautoとdecltypeについて解説しました。

• auto: 変数の初期化子から型を推論する。コードを簡潔にする。
• decltype: 式から型を取得する。ジェネリックプログラミングなどで、複雑な型を扱う際に強力。

これらの機能を適切に使いこなすことで、冗長な型名の記述を減らし、より読みやすく、メンテナンス性の高い現代的なC++コードを書くことができます。