引数にコンストラクタのインスタンスを渡すことの賛否

Question

質問内容

私は場合分けを減らすためにしばしば引数にコンストラクタのインスタンスを渡します．
引数にコンストラクタのインスタンスを渡している例や説明をあまりにも見かけないので心配になり質問しました．
エラーが出るわけではないですが，このような書き方はやめた方が良いのでしょうか．

該当のソースコード

#include <vector>
void func(std::vector<int> vec) {
	return;
}
int main() {
	func(std::vector<int>());
	return 0;
}

追記

以下の書き方はいずれも正しいのでしょうか．

	std::vector<int> vec1;
	// std::vector<int> vec2();
	std::vector<int> vec2{};
	std::vector<int> vec3 = std::vector<int>();
	std::vector<int> *pvec = new std::vector<int>();
	delete pvec;

Comments

[LouiS0616]

func内でのvecの利用目的は何でしょうか。

[majiponi]

追記内容の意図は?

[t_obara]

正しいの定義を明確にされた方がよろしいかと思います。
エラーが出ない、意図と異なる動作をする、メンテナンス性を悪化させる
など貴殿が考える「正しい」が何を意図しているのかを伝えると、より
適切な回答が得られるのではないかと思います。

Answer 1

こんにちは。

C++では、

func(std::vector<int>());  // ①

と

std::vector<int> vec;
func(vec);                  // ②

では、同じように見えてかなり異なる意味付けがなされています。

前者は、式のように見えませんが実は式を渡しています。後者は変数を渡しています。
式と変数の大きな差は、ざっくり書くと（一部の例外を除き）結果が右辺値（値）か左辺値（容器）かの差です。
右辺値と左辺値の最大の差は、そこへ値を「代入」できるかどうかです。普通は右辺値に値を代入することはできませんが、左辺値は普通に値を代入できます。（a=a+123;において a は左辺値、a+123の計算結果は右辺値です。）

関数の仮引数はコピー渡しなら右辺値、左辺値共に受け取れます。ご提示されているfoo()関数はご存知のようにコピー渡しですから、上記の前者・後者どちらとも受け取れます。ただし、コピー渡しですから当然コピーが発生します。int型等の小さな変数を引き渡す時に好ましい渡し方です。

さて、大きな変数を渡す時はコピーのコストを嫌うため参照渡しが好まれます。この時に右辺値、左辺値が問題になります。
ノーマルな参照型の仮引数は左辺値しか受け取れません。
constな参照型の仮引数は左辺値、右辺値共に受け取れますが、constですので内容を変更できません。
右辺値参照型の仮引数は右辺値を受け取れ内容も変更できますが、左辺値を受け取れません。（右辺値は式の計算結果ですのでその内容を変更しても意味はないので内容を変更する目的で使われることはあまりなさそうです。）

void foo0(std::vector<int>& vec) { }       // ノーマルな参照渡し
void foo1(std::vector<int>const & vec) { } // constな参照渡し
void foo2(std::vector<int>&& vec) { }      // 右辺値参照渡し

整数型等の小さな変数を渡す時は、foo の形式がよく使われます。
大きな変数を渡すだけの時は foo1 の形式が良く思います。
渡された引数を加工した時は、foo0が良く使われます。

foo2は比較的最近（といっても2011年ですが）使えるようになった使い方です。
あまり頻繁には使いませんがリソースの所有権を移動したい際に便利です。身近な例ではstd::unique_ptrでしょう。

エラーが出るわけではないですが，このような書き方はやめた方が良いのでしょうか．

fooの形式ではコピーが発生しますので、std::vector等の巨大になりうる変数を渡す時にはあまり使われません。その意味で避けた方が好ましいと思います。

さて、ベターCとしてC++を使っている人は foo0 の形式を使う場合が多いと思います。この時①の渡し方ができません。
C++のちょっと深い部分を使い始めた方は foo1 の形式を使う場合が多いと思います。これは②の渡し方もできますが、どちらかというと「渡された変数の内容を変更しませんよ」という意味を込めて使うので②のケースを見かけることは少ないかもしれませんが、普通に使って問題ないです。
foo2 は歴史も浅いですし、最近出現したということは使う場面も多くはない（もし非常に多いならもっと初期に出現している筈）ので、あまり見かけなくても不思議ではありません。

追記

vec2は構文は合ってますが、意図とは合っていないと思います。
これはstd::vector<int>を返却する関数vec2()の前方参照宣言と解釈されます。

Comments

[s8079]

コンストラクタにより生成された一時オブジェクトは右辺値だから，値渡しするかconst参照するのが一般的で，最近では右辺値参照という技術もあるというように理解しました．しかし，kazuma-s氏によるとコンストラクタにより生成された一時オブジェクトは右辺値ではなく，左辺値だそうです．私も手元で試してみたところ，特にエラーもなく，値を代入することができてしましました．

[Chironian]

おおお、左辺値な一時変数とはびっくり。確かにgcc, clang共にエラーになりませんでした。
でも、foo0(std::vector<int>());とすると、

error: cannot bind non-const lvalue reference of type 'std::vector<int>&' to an rvalue of type 'std::vector<int>'
15 | foo0(std::vector<int>());
| ^~~~~~~~~~~~~

というエラーになるので、この場合は右辺値です。

試しに、 foo0(std::vector<int>()={1, 2, 3});とすると通りました。
https://wandbox.org/permlink/ngpE1FOI5zvHs0gM

恐らく、代入演算子が呼び出され、代入演算子の戻り値は通常は自身への参照ですから左辺値です。
ユーザ定義の代入演算子は右辺値に対しても呼び出せるということなのだろうと思います。

Answer 2

引数にコンストラクタを渡している例や説明をあまりにも見かけないので心配になり質問しました．

コンストラクタは渡されていません。その場で生成したインスタンスを渡しているだけです。

---

なお、std::vectorを引数に取ると、毎回コピーされます。狙ってやるのならともかく、コピー処理が不要なら、参照引数としたほうがいいでしょう（const std::vector<int> & vecのようにすれば、参照経由での書換も不可能になります）。

Comments

[s8079]

語弊を生む単語の使い方をしてしまいました．その場で生成したインスタンスを関数に渡してもそのインスタンスの生存期間は問題にならないですし，結論はOKということでいいんでしょうか．あと，参照引数にしなかったのは簡単化のためです．ご丁寧にありがとうございます．

[maisumakun]

他で同じインスタンスを使わないなら、引数で使うときに新しいインスタンスを作っても特に問題はありません。

[majiponi]

追記2は関数宣言になるので要注意。{}を使うべきですね。

Answer 3

私は場合分けを減らすためにしばしば引数にコンストラクタを渡します．

コンストラクタを渡してはいません。

呼び出し側でコンストラクタによって初期化された一時オブジェクトを
呼び出された func の vec が共用してアクセスします。

呼び出し側でコンストラクタによって初期化された一時オブジェクトを使い、
コピーコンストラクタで func の仮引数 vec を初期化するということでは
ありません。

func の vec を呼び出し側のコンストラクタで初期化すると解釈しても構いません。

引数にコンストラクタのインスタンスを渡している例や説明をあまりにも見かけないので心配になり質問しました．

<algorithm> の sort を使って vector<int> を降順にソートするとき、
sort(vec.begin(), vec.end(), greater<int>()); と書きます。

greater<int>() は、greater<int>クラスのインスタンスで、このクラスには、
bool operator()(int a, int b) { return a > b; }
いうメンバ関数が定義されてるので、
greater<int>() は関数オブジェクトと呼ばれます。

vector<int> vec;
func(vec);

この場合、呼び出し側の vec の値を使い、コピーコンストラクタで
func の vec を初期化します。
値渡しです。変数渡しではありません。

void func(vector<int>& vec) { と宣言されていれば、
参照渡しであり、これを変数渡しといっても構いません。

vector<int> vec; で宣言された vec は左辺値です。
vector<int>() で生成された一時オブジェクトですら左辺値です。
だから、次のプログラムはエラーになりません。

#include <vector>

int main()
{
	std::vector<int>() = { 1, 2, 3 };
}