C++ Standard Library

• 1 カテゴリ
• 2 ライブラリ内容
  • 2.1 ヘッダ
• 3 C標準ライブラリ
  • 3.1 標準Cにおける安全な関数に関連する名前 (C++17以降)
• 4 ライブラリの使用
  • 4.1 ヘッダのインクルード
  • 4.2 ヘッダのインポート
  • 4.3 モジュールのインポート
  • 4.4 リンケージ
• 5 標準ライブラリ実装に対する要件
  • 5.1 保証
  • 5.2 実装の自由度
• 6 標準ライブラリの堅牢化
  • 6.1 事前条件が堅牢化された関数
• 7 注記
• 8 例
• 9 欠陥報告

カテゴリ

言語サポートライブラリ は、C++言語の特定の部分で必要とされるコンポーネントを提供します。例えば、メモリ確保（ new / delete ）や 例外処理 などです。

診断ライブラリは、C++プログラムにおけるエラー報告のための一貫したフレームワークを提供します。これには 事前定義された例外クラス も含まれます。

メモリ管理ライブラリは、メモリ管理のためのコンポーネントを提供します。これには スマートポインタ および スコープ付きアロケータ (C++11以降) が含まれます。

一般ユーティリティライブラリ は、動的記憶域管理のための 事前定義されたストレージアロケータ など、他のライブラリ要素で使用されるコンポーネントや、C++プログラムの基盤として使用されるコンポーネント（ タプル や (C++11以降) 関数ラッパー ）を含みます。

containers 、 iterators 、 ranges (C++20以降) および algorithms ライブラリは、C++プログラムに最も広く使用されているアルゴリズムとデータ構造のサブセットへのアクセスを提供します。

文字列ライブラリ は、以下の型で表現される均質なシーケンスとしてのテキスト操作をサポートします： char 、 char8_t (C++20以降) 、 char16_t 、 char32_t (C++11以降) 、 wchar_t 、およびその他の文字様型。

テキスト処理ライブラリは テキスト処理ライブラリ が提供する 正規表現 のマッチングと検索 (C++11以降) 、 テキストフォーマット のユーティリティ (C++20以降) 、 テキストエンコーディングの識別 (C++26以降) および ローカライゼーション機能 を提供します。

numerics library は、数値処理のサポートを拡張する numeric algorithms および complex number コンポーネントを提供します。 valarray コンポーネントは、一度にn個の処理をサポートし、そのような処理をサポートするプラットフォームでは並列操作として実装される可能性があります。 random number component は、疑似乱数を生成するための機能を提供します。 (C++11以降)

timeライブラリ は一般的に有用な時間ユーティリティを提供します。

入出力ライブラリ は、C++プログラムの入出力の主要なメカニズムである iostreamコンポーネント を提供します。これらはライブラリの他の要素、特に文字列、ロケール、イテレータと組み合わせて使用することができます。

ライブラリの内容

C++標準ライブラリは、 entities および macros の定義を、特に指定がない限り、 C++標準ライブラリヘッダー の概要に記載されている通りに提供します。

operator new および operator delete を除くすべてのライブラリエンティティは、名前空間 std 内、または名前空間 std 内にネストされた 名前空間 内で定義されています（C標準ライブラリ機能のエンティティを除く。詳細は後述）。 特定の名前空間で宣言された名前が、その名前空間内で直接宣言されるか、その名前空間内の インライン名前空間 内で宣言されるかは未規定です。 (C++11以降)

ヘッダ

C++標準ライブラリの各要素は、適切な ヘッダー で宣言または定義されます。ヘッダーは必ずしもソースファイルではなく、ヘッダー名内の < と > で区切られたシーケンスも必ずしも有効なソースファイル名ではありません。

C++標準ライブラリは、 C++ライブラリヘッダー および Cライブラリ機能のための追加C++ヘッダー を提供します (説明については「 headers 」ページを参照):

フリースタンディング実装 は実装定義のヘッダーセットを持ち、ヘッダーセットの最小要件については こちら を参照してください。

C標準ライブラリ

C++標準ライブラリは、静的型安全性を確保するために適切に調整されたC標準ライブラリの機能も利用可能にします。多くのライブラリ関数の説明は、それらの関数の意味論についてC標準ライブラリに依存しています。

一部の場合において、標準C++で指定されるシグネチャはC標準ライブラリのシグネチャと異なる場合があり、追加のオーバーロードが宣言されることもありますが、特に明記されていない限り、動作と事前条件 (C言語の restrict によって暗示されるものを含む) (C++17以降) は同じです。

C標準ライブラリとの互換性のため、C++標準ライブラリは以下のCヘッダーを提供します。これらのヘッダーの使用目的は相互運用性のみを想定しています。ISO Cとして有効であるために、C++ソースファイルがこれらのヘッダーのいずれかをインクルードする必要がある場合があります。ISO Cとしても有効であることを意図していないソースファイルは、いずれのCヘッダーも使用すべきではありません。説明については こちら を参照してください。

特に明記されていない限り、各ヘッダー c xxx の内容は、 C標準ライブラリ で規定されている対応するヘッダー xxx .h と同じです。ただし、C++標準ライブラリでは、宣言（Cでマクロとして定義されている名前を除く）は名前空間 std のスコープ内にあります。これらの名前（追加されたオーバーロードを含む）が最初にグローバル名前空間スコープで宣言され、その後明示的な using宣言 によって名前空間 std に注入されるかどうかは未規定です。

C言語でマクロとして定義されている名前（ assert 、 offsetof 、 setjmp 、 va_arg 、 va_end および va_start ）は、C++標準ライブラリでもマクロとして定義されなければならず、たとえC言語が関数として実装する許可を与えている場合でも同様です。

Cで関数として定義されている名前は、C++標準ライブラリでも関数として定義されなければなりません。これにより、Cで許可されている、関数プロトタイプに加えてマスクマクロを提供する慣行が禁止されます。C++で同等のインライン動作を実現する唯一の方法は、extern inline function として定義を提供することです。

C++のキーワードまたは演算子である識別子は、C++標準ライブラリヘッダーでマクロとして定義することはできません。特に、標準ヘッダー <iso646.h> を含めても効果はありません。

標準Cにおける安全な関数に関連する名前 (C++17以降)

いずれかのC++ヘッダーがインクルードされた場合、以下のC標準附属書Kの名前のいずれかがグローバル名前空間で宣言されるかどうかは実装定義です（これらのいずれも std 名前空間では宣言されません）:

ライブラリの使用

ヘッダーのインクルード

C++標準ライブラリのエンティティはヘッダーで定義されており、その内容は翻訳単位が適切な #include プリプロセッサディレクティブを含むときに利用可能になります。

翻訳単位はライブラリヘッダを任意の順序でインクルードすることができます。各ヘッダは複数回インクルードされても、ちょうど1回インクルードされた場合と効果が異なることはありません。ただし、 <cassert> または <assert.h> をインクルードする場合の効果は、その時点での字句的に現在の NDEBUG の定義に依存します。

翻訳単位は、いかなる宣言や定義の外側で、かつその翻訳単位内でそのヘッダーで宣言されたいずれかのエンティティへの最初の参照よりも字句的に前に、ヘッダーをインクルードすることのみができる。診断は不要である。

リンケージ

C++標準ライブラリのエンティティは ストレージ期間#外部リンケージ を持ちます。特に指定がない限り、オブジェクトと関数はデフォルトで extern "C++" リンケージ を持ちます。

C標準ライブラリで外部リンケージを持つ名前が extern "C" リンケージを持つか extern "C++" リンケージを持つかは実装定義です。C++標準ではこの場合 extern "C++" の使用を推奨しています。

C++プログラムが必要とするライブラリ内のオブジェクトと関数は、プログラム起動前にプログラムに組み込まれます。

標準ライブラリ実装に対する要件

保証事項

C++ヘッダーは、 宣言 および 定義 を提供する必要があります。

• そのヘッダーの概要、または
• そのヘッダーの概要に含まれているように見える別のヘッダーの概要。

複数のヘッダーで定義されている型やマクロ（例えば NULL など）について、これらのヘッダーを任意の順序で任意の数だけインクルードしても、 一定義規則 に違反することは決してありません。

特に指定がない限り、C標準ライブラリで定義されているすべての オブジェクト形式マクロ は、整数の 定数式 に展開され、 #if プリプロセッサ指令で使用できます。

標準ライブラリの非メンバ関数シグネチャを呼び出すと、常に実際にその関数が呼び出されます。したがって、適合する標準ライブラリ実装は、有効なC++プログラムによって呼び出される可能性のある追加の非メンバ関数を定義することはできません。

非メンバ関数のシグネチャは、追加の デフォルト引数 と共に宣言されることはありません。

特に指定がない限り、標準ライブラリの関数による非演算子・非メンバ関数の呼び出しは、 名前空間 を通じて見つかった別の argument-dependent name lookup による関数を使用しません。

各 friend宣言 について、クラス（テンプレート）定義内で関数（テンプレート）が宣言された場合、その関数（テンプレート）に対する他の宣言は提供されません。

C++標準ライブラリで定義される各クラスについて、C++標準ライブラリで定義される他のクラスから 派生 することが要求されている場合、

• 基底クラスは、 virtual と指定されている場合、 virtual でなければなりません。
• 基底クラスは、 virtual と指定されていない場合、virtual にすることはできません。
• 特に指定がない限り、異なる名前を持つ型は異なる型でなければなりません。

C++標準ライブラリで定義された関数が（特定の状況において）指定された型の 例外 をスローすると規定されている場合、スローされる例外はその型またはその型から派生した型のみであり、基底型に対する例外ハンドラがそれを捕捉できるようになっています。

C標準ライブラリの関数は、その関数が例外をスローするプログラム提供の関数を呼び出した場合にのみ例外をスローできます（ qsort() および bsearch() はこの条件を満たします）。

C++標準ライブラリで定義されたデストラクタ操作は例外を送出しない。C++標準ライブラリのすべてのデストラクタは、 非送出例外仕様 を持つかのように振る舞う。

実装の自由度

C++標準ライブラリのメンバー関数および非メンバー関数が inline として定義されるかどうかは未規定である。

virtual ではないC++標準ライブラリのメンバー関数について、異なるメンバー関数シグネチャのセットを宣言することができます。ただし、与えられた宣言セットからオーバーロードを選択するメンバー関数呼び出しは、そのオーバーロードが選択されたかのように動作する必要があります。これにより、例えば以下のことが可能になります：

• デフォルト引数を持つパラメータの追加、
• デフォルト引数を持つメンバー関数を、同等の動作を持つ2つ以上のメンバー関数で置き換えること、または
• メンバー関数名に対する追加のシグネチャの追加。

特に指定がない限り、C++標準ライブラリのどの関数が再帰的に再入可能であるかは実装定義です。

C++標準ライブラリの関数シグネチャまたはクラスが、C++標準ライブラリ内の他のクラスのフレンドであるかどうかは未規定です。

ここで説明されている名前およびグローバル関数シグネチャは、 ここ に記載されているものは実装に予約されています。

C++標準ライブラリの任意のクラスは、実装に予約された名前を持つクラスから派生させることができます。C++標準ライブラリで定義されたクラスが、C++標準ライブラリ内の他のクラスから派生する必要がある場合、そのクラスは必要な基底クラスから直接、または実装に予約された名前を持つ基底クラスの階層を介して間接的に派生させることができます。

C++標準ライブラリで定義された関数が例外をスローするように指定されていないが、非スロー例外仕様を持たない場合、スローされる例外は実装定義ですが、その型は std::exception または std::exception から派生した任意の型であるべきです。

非仮想関数の例外仕様は、非スロー例外仕様を追加することで強化できます。

注記

libstdc++ 、 libc++ 、および STL はすべて、C++20モードでの標準ライブラリモジュールの使用をサポートしています。

例

import std;

struct Str : std::string // OK, std::string cannot be final
{
    ~Str(); // Guaranteed to be noexcept
};

int main()
{
    std::puts("Hello stdlib!");
    // ::puts("Hello stdlib!"); // Requires std.compat module or stdio.h header

    // constexpr auto& void_info = std::any().type(); // std::any::type cannot be constexpr

    std::string t;
    t = std::move(t); // OK, t is left in a valid (but unspecified) state
}

Hello stdlib!

欠陥報告

以下の動作変更欠陥レポートは、以前に公開されたC++標準に対して遡及的に適用されました。