C++ - std::vector<bool> の operator[] が返す要素に対して、&= 演算子が使えない理由について

Question

環境

• C++11
• Visual Studio 2017

質問内容

std::vector<bool> の operator[] で取得した各要素の参照に対して &= 演算を行いたいのですが、コンパイルエラーとなってしまいます。
以下の例で bool 型の変数だと問題ないのに、std::vector<bool> ではコンパイルエラーになってしまうのは、どのような理由なのでしょうか。

#include <iomanip>
#include <iostream>
#include <vector>


int main()
{
    // bool 型の変数
    {
        bool flag = true;
        flag &= false;
        std::cout << std::boolalpha << flag << std::endl;
    }

    // std::vector<bool>
    {
        std::vector<bool> flag = {true, false, true};
        flag[0] &= false;  // コンパイルエラー C2676
        // flag[0] = flag[0] & false; だと OK
    }
}

エラー: C2676: 二項演算子 '&=': 'std::_Vb_reference<std::_Wrap_alloc<std::allocator<std::_Vbase>>>' は、この演算子または定義済の演算子に適切な型への変換の定義を行いません。(新しい動作; ヘルプを参照)

すみませんが、よろしくおねがいします。

Answer 1

std::vector<bool>は効率化のために特殊化されていて（cpprefjp）、[]の返り値としてはstd::vector<bool>::referenceというものが返ってきます。

これはoperator =とoperator boolしか保証されていないようで、複合代入はうまくいかないようです。

Comments

[tiitoi]

bool について特殊化されていたのが原因だったのですね。
迅速なご回答ありがとうございます。

[tachikoma]

フラグの数が固定長ならbool型の配列にしておくのも手なんですかね。

[episteme]

↑std::bitset はいかがっすか?

[tiitoi]

実行時にフラグの数が決まるような場合にどのような方法で管理するのがいいのでしょうかね。

[tachikoma]

↑↑それですね、あざます。

[episteme]

↑↑フラグ数の最大値が決まっているなら std::bitset でよさげですし、たとえば高々64bitってことなら uint64_t でもいーんじゃないかと。

Answer 2

“&=”は　＆演算子（ビット演算）です。
で、

&= 演算を行いたい

true,false以外の値を持たないものに、＆演算をするのはなぜでしょう?

Comments

[maisumakun]

別にboolに対して&=演算を行うこと自体は不自然だと思えないのですが。

[tiitoi]

ご回答ありがとうございます。

> true,false以外の値を持たないものに、＆演算をするのはなぜでしょう?

以下のように bool 変数をフラグとして使いたいという意図がありました。

std::vector<int> vec = {2, 4, 7, 8};
bool all_even = true;
for(auto v: vec)
all_even &= v % 2 == 0; // 全部偶数かどうか

上記でしたら、std::all_of を使うという手もありますが、実際のコードでは配列でいくつかのフラグを管理しようと思ったら、質問の問題が発生しました。

[cateye]

環境（処理系）依存ということならいいのですが・・・
https://ja.cppreference.com/w/cpp/container/vector_bool

[tiitoi]

最適化が処理系依存ということでしょうか？
実行時にフラグの数が決まるような場合に、フラグの管理をとりあえず std::vector<bool> としたのですが、他になにかよい方法があるでしょうか。

[cateye]

いや、1ビットデータをフラグに使う（演算すればintになるようですが）のが正解かどうか？・・・・と、思ったのですが