C++26標準ドラフトが完成：リフレクション、メモリ安全性、契約、非同期フレームワークを搭載

C++26標準の機能

C++26標準ドラフトは、ISO C++標準委員会の前議長であるハーブ・サター氏によると、現在完成しています。確定したドラフトでは、4つの主要な改善分野が導入されています。

リフレクション

リフレクションは、開発者がC++の内部機構にアクセスできるようにし、言語が自身を記述し、ランタイムオーバーヘッドなしでコードを生成できるようにします。これにより、メタプログラミングの強固な基盤が提供され、新しい機能を再利用可能なコンパイル時ライブラリとして表現できるようになることで、将来の言語進化を簡素化できます。

例として、リフレクションによりC++インターフェースを宣言するための特殊な構文が可能になります：

class(interface) IFoo {
    int f();
    void g(std::string);
};

これは、仮想メソッドを持つ古典的なインターフェース宣言に変換されます。インターフェース抽象化は、純粋なISO C++にビルドするコンパイラであるcppfrontの一部であり、他にも以下のような抽象化を含みます：

• copyable - コピー/ムーブ構築/代入を持つ型を表現
• ordered - operator<=>を持つ完全順序型を定義
• union - 名前付きタグ付き共用体
• regex など

メモリ安全性

C++26には、未初期化ローカル変数の読み取り時の未定義動作の即時排除、およびvector、span、string、string_viewを含むほとんどの標準ライブラリ型に対する境界安全性が含まれています。

これらの変更は、すでにAppleとGoogleの本番環境で、数億行のC++コードにわたって展開されています。Googleだけでも、1,000以上のバグを修正し、年間1,000から2,000のバグを防止すると予測され、本番フリート全体でのセグメンテーションフォールト率を30%削減しました。

これらの利点は、既存のコードを新しいコンパイラで再コンパイルするだけで達成されました。高度に最適化されたコードをコンパイラが解析できなかったのはわずか7件のみで、開発者は細粒度のAPIを使用して、それらの特定部分でのメモリ安全性を選択的にオプトアウトする必要がありました。

コントラクト

C++26コントラクトは、防御的プログラミングを言語に導入し、機能的安全性とメモリ安全性の両方を向上させます。これにより、開発者はメソッド実行全体で違反してはならない事前条件と事後条件を表現できます。コントラクトはアサーションを関数宣言に移動させ、呼び出し元と静的解析ツールから可視化します。

C++は、コントラクト違反を処理する4つの方法を提供します：無視、監視、強制、迅速強制。また、コントラクトはCのassertマクロを置き換えるネイティブなアサーションメカニズムも提供します。

非同期モデル：std::execution

C++26は、並行性と並列性を表現および制御するためのフレームワークとしてstd::executionを導入します。3つの主要な抽象化は、スケジューラ、送信者、受信者であり、これらはカスタマイズ可能な非同期アルゴリズムのセットを通じて構成できます。

std::executionは、C++20コルーチンと連携するように設計されており、構造化された（厳密に寿命がネストされた）並行性と並列性を使用して、構成的にデータ競合がないプログラムをより簡単に記述できるようにします。

2つの主要なC++コンパイラ、GCCとClangは、標準化プロセス中にC++26機能のほとんどをすでに実装しています。