autoとdecltype(auto)の違いについて

Question

以下のコードを動かしたところ大量の文字列が出力され、エラーとなります。

#include <iostream>	
#include <shellapi.h>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <string>
#include <type_traits>
#include <thread>

using namespace std;

decltype(auto) retVal(string str)
{
	string str_cp = str;
	return move(str_cp);
}

int main() {

	string str = "decltype test";
	cout << retVal(str) << endl;
}

以下のようにmoveを外す、または戻り値をautoにしたところ、正常な挙動となりました。

#include <iostream>	
#include <shellapi.h>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <string>
#include <type_traits>
#include <thread>

using namespace std;

decltype(auto) retVal(string str)
{
	string str_cp = str;
	return str_cp;
}

int main() {

	string str = "decltype test";
	cout << retVal(str) << endl;
}

#include <iostream>	
#include <shellapi.h>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <string>
#include <type_traits>
#include <thread>

using namespace std;

auto retVal(string str)
{
	string str_cp = str;
	return move(str_cp);
}

int main() {

	string str = "decltype test";
	cout << retVal(str) << endl;
}

挙動の違いはなぜ起こったのでしょう？

Answer 1

こんにちは。

「autoとdecltype(auto)の違い」は本の虫のこのエントリーが解りやすいです。
つまり、decltype(auto)を使った場合、retValの戻り値の型が右辺値参照になるということですね。

右辺値参照も参照の一種ですから、ローカル変数str_cpへの参照を返却します。str_cpはretVal関数からreturnしたら破棄されますので、戻り値は破棄された変数を参照しています。ですので、何が起こるか分かりません。

これに対して、autoを使った場合は、戻り値はstring型ですから、return move(str_cp)にてムーブされます。ムーブはちょっと特殊ですが一種のコピーです。（int型などでは単なるコピーです。）
つまりstr_cpがコピーされているのでコピー後にstr_cpが破棄されても問題ないということです。

更に、moveを外した場合、retValの戻り値の型もstring型ですから、str_cpは普通にコピーされて戻されます。（実際には最適化によりコピーが省略されるケースが多いです。）この方法で問題がなければ、これを使った方が安心ですし、高速な場合が多いです。

Answer 2

話がそれますが、return文で返す値をstd::moveするのは常に間違っています。じっさいclangとかはコンパイルのときに警告を出すはずです。std::moveをするとC++17で追加されたコピー省略(RVO)や殆どのコンパイラで行われるNRVOを阻害します。

Comments

[__ook]

回答ありがとうございます。
そうなのですね。C++14までの規格でも推奨されないのですか？

[yumetodo]

C++14までもほぼすべてのコンパイラがRVOを実装していますので。

[__ook]

知りませんでした…コンパイラって賢いですね…
ありがとうございました。

[yumetodo]

常にというのは言いすぎでしたね。
https://teratail.com/questions/229984

Answer 3

ここに分かりやすい説明があります。

• decltype(auto)
• std::move

std::move は右辺参照にキャストする機能ですから、 retVal の返却値の型を decltype(auto) という風に指定したときは「参照を返している」ということになります。

str_cp は関数を抜けた時点で寿命を終えているので、その参照は無効です。 無効な参照を利用した結果は未定義です。

Answer 4

See two articles under this.
https://cpprefjp.github.io/lang/cpp14/decltype_auto.html
https://qiita.com/rinse_/items/ad0cc7e351e836595c94

In short, you cannot return a reference to a local variable using std::move.