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C++はC言語をもとにしてつくられた最もよく使われるマルチパラダイムプログラミング言語の1つです。オブジェクト指向、ジェネリック、命令型など広く対応しており、多目的に使用されています。

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【C++】型変換演算子(変換関数)が呼ばれる条件

shukrin

総合スコア14

C++

C++はC言語をもとにしてつくられた最もよく使われるマルチパラダイムプログラミング言語の1つです。オブジェクト指向、ジェネリック、命令型など広く対応しており、多目的に使用されています。

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投稿2022/03/28 12:39

前提

現在C++を勉強中なのですが、型変換演算子が呼ばれる条件について疑問があり質問をさせていただきました。

質問内容

例えば以下のようなクラスがあったとします。

C++

1class convert { 2private: 3 int value = 10; 4 5public: 6 operator int() 7 { 8 return value; 9 } 10};

これに対して以下のようなコードを書きます。

C++

1 convert a, b; 2 3 auto c = a + b;

この場合、変数cの型はintになります。このような挙動になる理由について、私は「convertクラスのoperator+の宣言を探しに行く→ないので型変換で解決しようとする→intに変換して解決」という流れになっているのではないかと予想しました。

次にconvertクラスを以下のように書き換えます。

C++

1class convert { 2private: 3 int value = 10; 4 5public: 6 operator string() 7 { 8 return to_string(value); 9 } 10};

これで先ほどと同じコードをコンパイルしようとするとa + bの箇所でコンパイルエラーが発生します。

no match for 'operator+' (operand types are 'convert' and 'convert')

convertクラスにはoperator+がないので当然の結果ではありますが、先ほどの私の予想が正しければoperator+のあるstringクラスに自動的に変換されるのではないかと思うのです。

実際のところ、型変換演算子はどのような条件を満たせば呼ばれるのでしょうか? 
詳しい方がいらっしゃいましたらお教えいただけますと幸いです。

補足情報(FW/ツールのバージョンなど)

g++.exe (x86_64-win32-seh-rev0, Built by MinGW-W64 project) 8.1.0
C++14

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回答2

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ベストアンサー

string に対して呼び出される operator+ が関数テンプレートであるからです。

今回の場合 a + boperator+(a, b) と解釈され、この呼び出しにマッチする関数が探されます。
候補として int operator+(int, int)float operator+(float, float) などが考慮され、それぞれの関数に対して呼び出し可能かどうかがチェックされますが、 convertint への変換関数を持つ場合 int operator+(int, int) への呼び出しが暗黙の型変換を通して可能であると判断され、この関数が選択されます。

しかし stringbasic_string<char> へのエイリアスであり、 operator+ の定義も

cpp

1template<class charT, class traits, class Allocator> 2basic_string<charT, traits, Allocator> 3operator+(const basic_string<charT, traits, Allocator>& lhs, 4 const basic_string<charT, traits, Allocator>& rhs);

のような関数テンプレートになっています。
operator+(a, b) を探す際、こういった関数テンプレートはテンプレートの実引数推定を通じてテンプレート引数を決定した上で候補として挙げられるのですが、 convert から basic_string<T> のテンプレート引数である T を推定することは出来ないために convertstring への変換関数を持つ場合でも、呼ばれて欲しい operator+ は候補に含まれないまま、他に適する関数も見つからずにコンパイルに失敗します。

呼ばれて欲しいものが関数テンプレートである、ということが原因なので、例えば

cpp

1#include <string> 2using namespace std; 3 4string operator+(const string& a, const string& b) { return std::operator+(a, b); } 5 6struct convert { 7 int value; 8 operator string() { return to_string(value); } 9}; 10 11int main() { 12 convert a{12}, b{34}; 13 auto c = a + b; 14}

のように書くと、string operator+(string, string) が候補に含まれ、コンパイルに成功します。

投稿2022/03/28 17:33

yaito3014

総合スコア176

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shukrin

2022/03/29 13:51

詳細な回答誠にありがとうございます。1点確認しておきたいのですが、operator+(a,b) を探す段階では変換関数のことは考慮されないという理解で間違いないでしょうか?
yaito3014

2022/03/29 14:13

はい、候補関数の列挙の段階でそれは考慮されないはずです。
shukrin

2022/03/30 15:38

なるほど、確かにそういうことでしたらTを推定するのは無茶な話ですね。 今回はご回答いただきありがとうございます。大変納得がいきました。
guest

0

回答といえるかどうかは分かりませんが...

まず初めの例の、(int) + (int)に暗黙の型変換をやってくれる例についてですが、こちらがエラーが出ない方がどちらかと言えば不思議な事だと思いますし、このようなコードを残しておくのは得策では無いと思います(C++のバージョン変更などで動かなくなる可能性が残っているので)

C#言語とかだと即コンパイルエラーですね😅
スクリプト系言語だったらコンパイルは通る上に、実行時に変な値になってエラー元が見つからない...なんてことにもなりかねません。
(例)PHPとかでは2 + "abc123"の値が125みたいにエラーにならずに実行されますからね😅

そして、推測ですいませんが、intには暗黙的に型変換してくれるのに、stringにはしてくれないのは、stringがクラスだからだと思います。intはデータ型なので推論が効くのかなぁ?といった感じですね👀
(中身はcharのコレクションでしょうね👀vector<char>なのかな?🤔)

次に、何故(string) + (string)にしてくれないのか...なんですが、変換してくれない方が納得できる理由がいくつかあります。

例えば...convertクラスに型変換operatorが2種類あり、どちらの方にもoperator +の定義があったらどうでしょう?
a + bという所からどちらのoperator +を使えば良いのか分からないですよね😅
なのでconvertクラスにoperator intoperator floatを定義したらエラーが出るかもしれないですよ👀

ただ、実行コードが

C++

1convert a, b; 2int c = a + b;

ならもしかしたら大丈夫かもしれません(そんなにコンパイラ賢いかな🤔)。
でもこれでも良いコードとは思えません。
例えば将来的にconvertoperator TestClassを実装することになった。
しかし、TestClassにはint operator +(TestClass, TestClass)が定義されていた。
となると、また(int) + (int)なのか(TestClass) + (TestClass)なのか分からなくなります。
単純に、convertクラスにint operator +(convert, convert)が追加されても挙動が変わってしまいますしね👀

実は私はC++でautoを使った経験が無いのですが、「型宣言の省略は右辺に型名がある場合」とした方が無難だと思います。自分でそのときは分かっていても可読性は下がってしまいますからね🥺

C++

1// 別ファイルでMyFloatの定義 2MyFloat a, b; 3auto c = a.Plus(b);

上記のように書かれていたら、99%の人はcがMyFloat型だと推測するでしょうが、実質の所何型でもあり得るんですよね😅
別の人がこんなコード書いていて、「当然cはfloat型だよ!」とか言われたらイラッとしますよね😅
autoと書かずにfloatと書いていたならまだ少しは許せますがww

C++

1convert a, b; 2auto c = (int)a + (int)b;

やはり上記のように書くのが良いと思います(autoはintでもいい)。これなら(int) + (int) = (int)であることは常識なのでautoを使っていても可読性は落ちません(autoの方が長いけど😅)。

C++

1int plus(int left, int right) { 2 return left + right; 3} 4 5convert a, b; 6int c = plus(a, b);

このように引数に渡すときに暗黙の型変換を使うならまだマシではあるんですが、関数をオーバーロードできる仕様上すこし微妙なところ👀(同一ファイルなら許されるかな🤔)
でも右辺にint型の明記がないので、私は左辺にautoは使わないです。

auto c = Color.Red;みたいなときならautoは便利かもしれませんね😊

基本的に演算子のオーバーロードはかなり神経質に実装しないととても分かりにくいコードになりやすいのが注意です👀...とかいいながら私は学生時代ガンガン定義して、1年後に理解できずに撃沈してましたが😅

小ネタですがC#言語の型変換(例えばint型に変換)は...
ExplicitImplicitの2種類あるぐらいです。
前者は暗黙的な型変換を許さない(絶対キャストをつける)、後者は暗黙的な型変換を許す...という意味です。
おそらく暗黙的な型変換を許しすぎて、分かりづらいコードを書く人が多かったのでこのような使い分けが出てきたのだと思います👀(初めにPHPの例を挙げましたが"abc123"123に暗黙的にキャストされちゃ嫌ですよね👀。そういうときはExplicitでintに変換できるようにしておくと言うことです。まぁ...キャストでやってよい処理かどうかはおいといて😅)

参考になれば幸いです😊

投稿2022/03/28 15:20

編集2022/03/28 15:21
HiraKazu1124

総合スコア322

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