プログラミング/C++/C++11 既存ライブラリ変更点/C言語互換 のバックアップ(No.1)

C++03規格時点で存在したC言語互換ライブラリに対するC++11規格での変更点をまとめています。

概要 †

当文書では、C言語互換ヘッダファイル群について、C++11規格での変更点をまとめている。

C言語互換ヘッダファイル名は、C言語標準のヘッダファイル名から拡張子 .h を削除し、頭に c を付けた形で命名されている。（例： <stdio.h> → <cstdio>）
定義されている内容はほとんどC言語のものと同じだが、下記のような違いがある。

  • あらゆる要素は名前空間 std 内で定義される。

    • 処理系によっては、C言語用のヘッダファイルをインクルードした上で各要素を名前空間 std 内で using 宣言する形で定義されており、各要素をグローバル名前空間でも利用可能な場合がある。
      例えばそのような処理系で <cstdio> をインクルードすると、関数 printf は std::printf としても ::printf としても利用可能となる。
      ただしC++言語ではグローバル名前空間に定義された要素の利用は推奨されない。

  • 関数オーバロードが定義されている場合がある。
    例えば cos に対する cosf や cosl 等のC言語では別名定義されている関数が、オーバロードによって単一の関数名にまとめられている。

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<cassert> †

変更点なし。

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<cctype> †

  • 下記の関数が追加された。

    // 文字 c が空白文字ならば 0 以外の値を返す。そうでなければ 0 を返す。
int isblank(int c);
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<cerrno> †

変更点なし。

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<cfloat> †

  • 下記のマクロ定数が定義された。

    DECIMAL_DIG
    FLT_DIG 、 DBL_DIG 、 LDBL_DIG の中で最大の値。
    FLT_EVAL_METHOD
    処理系において実数型がどのように評価されるかを示す。
    • 値が 0 の場合、各々の型を各々の型のまま評価する。
    • 値が 1 の場合、 float は double として評価される。
    • 値が 2 の場合、 float と double は long double として評価される。
    • 値が -1 の場合は評価方法を決定できない。
    • 値が -2 以下の場合は処理系依存。
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<ciso646> †

変更点なし。

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<climits> †

  • 下記のマクロ定数が定義された。

    LLONG_MIN
    long long int 型で表すことのできる最小の数値。 -9223372036854775807 以下の値となる。
    LLONG_MAX
    long long int 型で表すことのできる最大の数値。 9223372036854775807 以上の値となる。
    ULLONG_MAX
    unsigned long long int 型で表すことのできる最大の数値。 18446744073709551615 以上の値となる。
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<clocale> †

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lconv 構造体 †

  • 下記のメンバ変数が定義された。

    // 国際通貨文字列フォーマットにおいて、非負および負の金額値に対して
// メンバ変数 int_curr_symbol の文字列を前置するならば 1 、後置するならば 0 。
char int_p_cs_precedes;     // 非負の金額値用
char int_n_cs_precedes;     // 負の金額値用

    // 国際通貨文字列フォーマットにおいて、非負および負の金額値に対して
// メンバ変数 int_curr_symbol の文字列、符号、数値をどう区切るか示す値。
// 値の意味はメンバ変数 p_sep_by_space および n_sep_by_space に準じる。
char int_p_sep_by_space;    // 非負の金額値用
char int_n_sep_by_space;    // 負の金額値用

    // 国際通貨文字列フォーマットにおいて、非負および負の金額値に対して
// メンバ変数 positive_sign あるいは negative_sign の文字列をどう配置するか示す値。
// 値の意味はメンバ変数 p_sign_posn および n_sign_posn に準じる。
char int_p_sign_posn;       // 非負の金額値用
char int_n_sign_posn;       // 負の金額値用
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<cmath> †

文中で登場する型名については下記のように定まる。

  • 関数の引数の型名が integral で始まるものは、任意の整数型を引数に取ることを表す。
  • 関数の引数の型名が arithmetric で始まるものは、任意の整数型または実数型を引数に取ることを表す。
  • 関数の戻り値の型名が arithmetric となっているものは次の規則に従って型が定まる。
    1. いずれかの引数の型が long double ならば long double 。
    2. いずれかの引数の型が double 、 float 、または整数型ならば double 。
    3. 上記以外ならば未定義。（コンパイルエラー）

実際の関数定義方法は処理系依存だが、一般的には関数テンプレートとして定義される。

  • float_t 型および double_t 型が定義された。

    #if FLT_EVAL_METHOD == 0
typedef float  float_t;
typedef double double_t;
#elif FLT_EVAL_METHOD == 1
typedef double float_t;
typedef double double_t;
#elif FLT_EVAL_METHOD == 2
typedef long double float_t;
typedef long double double_t;
#else
// 処理系依存
#endif

  • 下記の関数が定義された。

    // 逆双曲線余弦(アークハイパボリックコサイン)を算出する。
float acosh(float value);
double acosh(double value);
long double acosh(long double value);
double acosh(integral value);
    // 逆双曲線正弦(アークハイパボリックサイン)を算出する。
float asinh(float value);
double asinh(double value);
long double asinh(long double value);
double asinh(integral value);
    // 逆双曲線正接(アークハイパボリックタンジェント)を算出する。
float atanh(float value);
double atanh(double value);
long double atanh(long double value);
double atanh(integral value);
]}
#code(c,nomenu,nonumber,nooutline,noliteral,nocomment){{
// 2 の value 乗を算出する。
float exp2(float value);
double exp2(double value);
long double exp2(long double value);
double exp2(integral value);
    // ネイピア数 e の value 乗から 1 を引いた値を算出する。
// value が 0 に近いほど (exp(value) - 1) よりも高精度になる。
float expm1(float value);
double expm1(double value);
long double expm1(long double value);
double expm1(integral value);
    // value の指数部を整数値として取得する。
int ilogb(float value);
int ilogb(double value);
int ilogb(long double value);
int ilogb(integral value);
    // value に 1 を足した値の、ネイピア数 e を底とする自然対数を算出する。
// value が 0 に近いほど log(1 + value) よりも高精度になる。
float log1p(float value);
double log1p(double value);
long double log1p(long double value);
double log1p(integral value);
    // 2 を底とする二進対数を算出する。
float log2(float value);
double log2(double value);
long double log2(long double value);
double log2(integral value);
    // value の指数部を取得する。
float logb(float value);
double logb(double value);
long double logb(long double value);
double logb(integral value);
    // (value * pow(FLT_RADIX, expo)) 相当の値を算出する。
float scalbn(float value, int expo);
double scalbn(double value, int expo);
long double scalbn(long double value, int expo);
double scalbn(integral value, int expo);
    // (value * pow(FLT_RADIX, expo)) 相当の値を算出する。
// 第2引数の型が long になったこと以外は scalbn と同じ。
float scalbln(float value, long expo);
double scalbln(double value, long expo);
long double scalbln(long double value, long expo);
double scalbln(integral value, long expo);
    // value の立方根を算出する。
float cbrt(float value);
double cbrt(double value);
long double cbrt(long double value);
double cbrt(integral value);
    // ((value1 * value1) + (value2 * value2)) の平方根を返す。
// 2次元平面上の2点間の直線距離を求める時などに便利。
// 点(x1,y1)と点(x2,y2)の直線距離は hypot(x2-x1, y2-y1) で求まる。
float hypot(float value1, float value2);
double hypot(double value1, double value2);
long double hypot(long double value1, long double value2);
arithmetric hypot(arithmetric1 value1, arithmetric2 value2);
    // value の誤差関数値を算出する。
float erf(float value);
double erf(double value);
long double erf(long double value);
double erf(integral value);
    // value の相補誤差関数値を算出する。
float erfc(float value);
double erfc(double value);
long double erfc(long double value);
double erfc(integral value);
    // value のガンマ関数値を算出する。
float tgamma(float value);
double tgamma(double value);
long double tgamma(long double value);
double tgamma(integral value);
    // value のガンマ関数値の自然対数を算出する。
float lgamma(float value);
double lgamma(double value);
long double lgamma(long double value);
double lgamma(integral value);
    // value 以下の最も value に近い整数値を取得する。
float trunc(float value);
double trunc(double value);
long double trunc(long double value);
double trunc(integral value);
    // value を四捨五入した値を取得する。
// 小数部の絶対値がちょうど 0.5 の場合、 0 から離れる方向に丸められる。
// 即ち round(1.5) は 2.0 となり、 round(-1.5); は -2.0 となる。
float round(float value);
double round(double value);
long double round(long double value);
double round(integral value);
    // value を四捨五入した値を取得する。
// 戻り値の型が long になったこと以外は round と同じ。
long lround(float value);
long lround(double value);
long lround(long double value);
long lround(integral value);
    // value を四捨五入した値を取得する。
// 戻り値の型が long long になったこと以外は round と同じ。
long long llround(float value);
long long llround(double value);
long long llround(long double value);
long long llround(integral value);
    // value に現在の丸めモードによる整数値への丸めを施した値を取得する。
float nearbyint(float value);
double nearbyint(double value);
long double nearbyint(long double value);
double nearbyint(integral value);
    // value に現在の丸めモードによる整数値への丸めを施した値を取得する。
// 戻り値の型が int になったこと以外は nearbyint と同じ。
int rint(float value);
int rint(double value);
int rint(long double value);
int rint(integral value);
    // value に現在の丸めモードによる整数値への丸めを施した値を取得する。
// 戻り値の型が long になったこと以外は nearbyint と同じ。
long lrint(float value);
long lrint(double value);
long lrint(long double value);
long lrint(integral value);
    // value に現在の丸めモードによる整数値への丸めを施した値を取得する。
// 戻り値の型が long long になったこと以外は nearbyint と同じ。
long long llrint(float value);
long long llrint(double value);
long long llrint(long double value);
long long llrint(integral value);
    // (numer / denom) の剰余を算出する。
// 類似の関数である fmod は常に 0 以上の値を返すが、
// この関数は (fmod(numer, denom) > denom / 2) を満たす場合に負数を返す。
float remainder(float numer, float denom);
double remainder(double numer, double denom);
long double remainder(long double numer, long double denom);
arithmetric remainder(arithmetric1 numer, arithmetric2 denom);
    // remainder(numer, denum) と等価の値を返す。
// また (numer / denum) の商を quot に設定する。
float remquo(float numer, float denom, int* quot);
double remquo(double numer, double denom, int* quot);
long double remquo(long double numer, long double denom, int* quot);
arithmetric remquo(arithmetric1 numer, arithmetric2 denom, int* quot);
    // magni の絶対値に sign の符号を付けた値を取得する。
// (signbit(sign) ? -abs(magni) : abs(magni)) に相当する。
float copysign(float magni, float sign);
double copysign(double magni, double sign);
long double copysign(long double magni, long double sign);
arithmetric copysign(arithmetric1 magni, arithmetric2 sign);
    // value からみて dest の方向にある、 value の次に表現可能な値を取得する。
float nextafter(float value, float dest);
double nextafter(double value, double dest);
long double nextafter(long double value, long double dest);
arithmetric nextafter(arithmetric1 value, arithmetric2 dest);
    // value からみて dest の方向にある、 value の次に表現可能な値を取得する。
// 第2引数の型が long double 固定になったこと以外は nextafter と同じ。
float nexttoward(float value, long double dest);
double nexttoward(double value, long double dest);
long double nexttoward(long double value, long double dest);
double nexttoward(integral value, long double dest);
    // (x - y) と 0 のうち大きい方の値を返す。
float fdim(float x, float y);
double fdim(double x, double y);
long double fdim(long double x, long double y);
arithmetric fdim(arithmetric1 x, arithmetric2 y);
    // x と y のうち大きい方の値を返す。
float fmax(float x, float y);
double fmax(double x, double y);
long double fmax(long double x, long double y);
arithmetric fmax(arithmetric1 x, arithmetric2 y);
    // x と y のうち小さい方の値を返す。
float fmin(float x, float y);
double fmin(double x, double y);
long double fmin(long double x, long double y);
arithmetric fmin(arithmetric1 x, arithmetric2 y);
    // (x * y + z) の計算結果を途中の丸め処理なしで算出する。
float fma(float x, float y, float z);
double fma(double x, double y, double z);
long double fma(long double x, long double y, long double z);
arithmetric fma(arithmetric1 x, arithmetric2 y, arithmetric3 z);
    // value をカテゴライズした値を返す。
// value が非数値(NaN)ならば FP_NAN を返す。
// value が正負の無限大ならば FP_INFINITE を返す。
// value が 0 ならば FP_ZERO を返す。
// value が正規化数ならば FP_NORMAL を返す。
// value が非正規化数ならば FP_SUBNORMAL を返す。
int fpclassify(float value);
int fpclassify(double value);
int fpclassify(long double value);
    // value が有限数であるか否かを調べる。
bool isfinite(float value);
bool isfinite(double value);
bool isfinite(long double value);
    // value が正負の無限大であるか否かを調べる。
bool isinf(float value);
bool isinf(double value);
bool isinf(long double value);
    // value が非数値(NaN)であるか否かを調べる。
bool isnan(float value);
bool isnan(double value);
bool isnan(long double value);
    // value が正規化数であるか否かを調べる。
bool isnormal(float value);
bool isnormal(double value);
bool isnormal(long double value);
    // value にマイナス符号が付いているか否かを調べる。
bool signbit(float value);
bool signbit(double value);
bool signbit(long double value);
    // (value1 > value2) の結果を取得する。
// 引数のいずれかが非数値であっても FE_INVALID エラーをセットしない。
bool isgreater(float value1, float value2);
bool isgreater(double value1, double value2);
bool isgreater(long double value1, long double value2);
    // (value1 >= value2) の結果を取得する。
// 引数のいずれかが非数値であっても FE_INVALID エラーをセットしない。
bool isgreaterequal(float value1, float value2);
bool isgreaterequal(double value1, double value2);
bool isgreaterequal(long double value1, long double value2);
    // (value1 < value2) の結果を取得する。
// 引数のいずれかが非数値であっても FE_INVALID エラーをセットしない。
bool isless(float value1, float value2);
bool isless(double value1, double value2);
bool isless(long double value1, long double value2);
    // (value1 <= value2) の結果を取得する。
// 引数のいずれかが非数値であっても FE_INVALID エラーをセットしない。
bool islessequal(float value1, float value2);
bool islessequal(double value1, double value2);
bool islessequal(long double value1, long double value2);
    // (value1 < value2 || value1 > value2) の結果を取得する。
// 引数のいずれかが非数値であっても FE_INVALID エラーをセットしない。
bool islessgreater(float value1, float value2);
bool islessgreater(double value1, double value2);
bool islessgreater(long double value1, long double value2);
    // (isnan(value1) || isnan(value2)) の結果を取得する。
bool isunordered(float value1, float value2);
bool isunordered(double value1, double value2);
bool isunordered(long double value1, long double value2);

  • 下記のマクロ定数が定義された。

    • INFINITY
    • NAN
    • HUGE_VALF
    • HUGE_VALL
    • FP_INFINITE
    • FP_NAN
    • FP_NORMAL
    • FP_SUBNORMAL
    • FP_ZERO
    • FP_FAST_FMA
    • FP_FAST_FMAF
    • FP_FAST_FMAL
    • FP_ILOGB0
    • FP_ILOGBNAN
    • MATH_ERRNO
    • MATH_ERREXCEPT
    • math_errhandling

  • 下記の関数オーバロードが定義された。

    double cos(integral value);
double sin(integral value);
double tan(integral value);
double acos(integral value);
double asin(integral value);
double atan(integral value);
arithmetric atan2(arithmetric1 y, arithmetric2 x);
double cosh(integral value);
double sinh(integral value);
double tanh(integral value);
double exp(integral value);
double frexp(integral value, int* e);
double ldexp(integral value, int e);
double log(integral value);
double log10(integral value);
double modf(integral value, double* intpart);
double sqrt(integral value);
double ceil(integral value);
double floor(integral value);
arithmetric fmod(arithmetric1 numer, arithmetric2 denom);
double fabs(integral value);
double abs(integral value);

  • フリー関数 pow の一部オーバロードが削除され、新しいオーバロードが定義された。

    // C++03
double pow(double base, int expo);
long double pow(long double base, int expo);
    // C++11
arithmetric pow(arithmetric1 base, arithmetric2 expo);
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<csetjmp> †

変更点なし。

↑

<csignal> †

変更点なし。

↑

<cstdarg> †

  • 下記のマクロ関数が定義された。

    // 可変長引数リスト src を dest へコピーする。
void va_copy(va_list dest, va_list src);
↑

<cstddef> †

  • 下記の型が定義された。

    max_align_t
    処理系がサポートする最大のアラインメントを持つ型。
    nullptr_t
    nullptr のみを値として持つ型。

  • マクロ定数 NULL の値として 0 や 0L の代わりに nullptr を定義することが許容された。

↑

<cstdio> †

  • 下記の関数が定義された。

    // 最大許容文字数 length を指定可能になった sprintf 。
int snprintf(char* dest, size_t length, const char* format, ...);
    // 最大許容文字数 length を指定可能になった vsprintf 。
int vsnprintf(char* dest, size_t length, const char* format, va_list arg);
    // 設定先が可変長引数から arg になった以外は scanf と同じ。
int vscanf(const char* format, va_list arg);
    // 設定先が可変長引数から arg になった以外は fscanf と同じ。
int vfscanf(FILE* fp, const char* format, va_list arg);
    // 設定先が可変長引数から arg になった以外は sscanf と同じ。
int vsscanf(const char* src, const char* format, va_list arg);
↑

<cstdlib> †

  • lldiv_t 構造体が定義された。

    typedef struct
{
    long long quot;
    long long rem;
}
lldiv_t;

  • 下記の関数が定義された。

    // 文字列 src を long long 値に変換する。
long long atoll(const char* src);
    // 文字列 src の先頭部分の実数文字列を float 値に変換する。
// 変換の終端位置を end に設定する。
float strtof(const char* src, char** end);
    // 文字列 src の先頭部分の実数文字列を long double 値に変換する。
// 変換の終端位置を end に設定する。
long double strtold(const char* src, char** end);
    // 文字列 src の先頭部分の整数文字列を基数 base で long long 値に変換する。
// 変換の終端位置を end に設定する。
long long strtoll(const char* src, char** end, int base);
    // 文字列 src の先頭部分の整数文字列を基数 base で unsigned long long 値に変換する。
// 変換の終端位置を end に設定する。
unsigned long long strtoull(const char* src, char** end, int base);
    // quick_exit 関数呼び出し時のコールバックを登録する。
extern "C" int at_quick_exit(void (*func)(void)) noexcept;
extern "C++" int at_quick_exit(void (*func)(void)) noexcept;
    // プログラムを速やかに終了させる。
[[noreturn]] void quick_exit(int status) noexcept;
    // プログラムを終了させる。
// atexit や at_quick_exit で登録したコールバックは呼び出されない。
[[noreturn]] void _Exit(int status) noexcept;
    // value の絶対値を算出する。
long long llabs(long long value);
    // (numer / denum) の商と剰余を算出する。
lldiv_t lldiv(long long numer, long long denom);

  • 下記の関数オーバロードが定義された。

    long long abs(long long value);
lldiv_t div(long long numer, long long denom);

  • 下記の関数に条件式なしの noexcept 指定が付与され、例外を投げないことが保証された。

    • abort
    • atexit

  • 下記の関数に [[noreturn]] 属性が指定された。

    • abort
    • exit
↑

<cstring> †

変更点なし。

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<ctime> †

  • 関数 strftime のフォーマット文字列で利用可能な指定子が追加された。

    • %C %D %e %F %g %G %h %n %r %R %t %T %u %V %z
    • %Ec %EC %Ex %EX %Ey %EY
    • %Od %Oe %OH %OI %Om %OM %OS %Ou %OU %OV %Ow %OW %Oy

  • マクロ定数 CLOCKS_PER_SEC の型の定義が変更された。

    • C++03：処理系依存の型。
    • C++11： clock_t 型として評価される型。
↑

<cwchar> †

  • 下記の関数が定義された。

    // 設定先が可変長引数から arg になった以外は swprintf と同じ。
int vswprintf(wchar_t* dest, size_t length, const wchar_t* format, va_list arg);
    // 設定先が可変長引数から arg になった以外は wscanf と同じ。
int vwscanf(const wchar_t* format, va_list arg);
    // 設定先が可変長引数から arg になった以外は fwscanf と同じ。
int vfwscanf(FILE* fp, const wchar_t* format, va_list arg);
    // 設定先が可変長引数から arg になった以外は swscanf と同じ。
int vswscanf(const wchar_t* src, const wchar_t* format, va_list arg);
    // 文字列 src の先頭部分の実数文字列を float 値に変換する。
// 変換の終端位置を end に設定する。
float wcstof(const wchar_t* src, wchar_t** end);
    // 文字列 src の先頭部分の実数文字列を long double 値に変換する。
// 変換の終端位置を end に設定する。
long double wcstold(const wchar_t* src, wchar_t** end);
    // 文字列 src の先頭部分の整数文字列を基数 base で long long 値に変換する。
// 変換の終端位置を end に設定する。
long long wcstoll(const wchar_t* src, wchar_t** end, int base);
    // 文字列 src の先頭部分の整数文字列を基数 base で unsigned long long 値に変換する。
// 変換の終端位置を end に設定する。
unsigned long long wcstoull(const wchar_t* src, wchar_t** end, int base);

  • 関数 wcsftime のフォーマット文字列で利用可能な指定子が追加された。
    内容は strftime （<ctime>）の変更点と同じ。

↑

<cwctype> †

  • 下記の関数が追加された。

    // ワイド文字 c が空白文字ならば 0 以外の値を返す。そうでなければ 0 を返す。
int iswblank(wint_t c);