C++のstd::is_arithmeticテンプレートの使い方を徹底解説

この記事では、C++ STLに用意されているstd::is_arithmeticテンプレートの仕組み、構文、具体的な使用例について詳しく解説します。

is_arithmeticテンプレートは、指定された型Tが算術型(arithmetic type)であるかどうかを判定するために使用される型特性(type traits)の一つです。

算術型とは?

算術型は、大きく以下の2つのカテゴリに分類されます。

• 整数型(integral types) − 整数値を表す型です。主な整数型は以下の通りです。

  • char
  • bool
  • int
  • long
  • short
  • long long
  • wchar_t
  • char16_t
  • char32_t

• 浮動小数点型(floating point types) − 小数部分を持つことができる型です。主な浮動小数点型は以下の通りです。

  • float
  • double
  • long double

つまり、is_arithmeticテンプレートは、指定された型Tがこれらの算術型に該当するかどうかを判定し、結果に応じてtrueまたはfalseを返します。なお、ポインタ型やクラス型などは算術型には含まれないため、falseが返される点に注意してください。

構文

template <class T> is_arithmetic;

パラメータ

このテンプレートが受け取るパラメータは型Tの1つだけです。この型Tが算術型であるかどうかを判定します。

戻り値

このテンプレートはbool型の値(trueまたはfalse)を返します。指定された型が算術型であればtrueを、算術型でなければfalseを返します。判定結果にはメンバ定数::valueを通じてアクセスします。

使用例

入力: is_arithmetic<bool>::value;
出力: true

入力: is_arithmetic<class_a>::value;
出力: false

サンプルコード1

#include <iostream>
#include <type_traits>
using namespace std;
class TP {
};
int main() {
    cout << boolalpha;
    cout << "checking for is_arithmetic template:";
    cout << "\nTP class : "<< is_arithmetic<TP>::value;
    cout << "\n For Bool value: "<< is_arithmetic<bool>::value;
    cout << "\n For long value : "<< is_arithmetic<long>::value;
    cout << "\n For Short value : "<< is_arithmetic<short>::value;
    return 0;
}

出力

上記のコードを実行すると、以下の出力が生成されます。

checking for is_arithmetic template:
TP class : false
For Bool value: true
For long value : true
For Short value : true

この例では、ユーザー定義のクラスTPは算術型ではないためfalseが返され、bool・long・shortといった組み込み型は算術型であるためtrueが返されています。

サンプルコード2

次に、基本型とポインタ型を比較する例を見てみましょう。

#include <iostream>
#include <type_traits>
using namespace std;
int main() {
    cout << boolalpha;
    cout << "checking for is_arithmetic template:";
    cout << "\nInt : "<< is_arithmetic<int>::value;
    cout << "\nchar : "<< is_arithmetic<char>::value;
    cout << "\nFloat : "<< is_arithmetic<float>::value;
    cout << "\nDouble : "<< is_arithmetic<double>::value;
    cout << "\nInt *: "<< is_arithmetic<int*>::value;
    cout << "\nchar *: "<< is_arithmetic<char*>::value;
    cout << "\nFloat *: "<< is_arithmetic<float*>::value;
    cout << "\nDouble *: "<< is_arithmetic<double*>::value;
    return 0;
}

出力

上記のコードを実行すると、以下の出力が生成されます。

checking for is_arithmetic template:
Int : true
Char : true
Float : true
Double : true
Int * : false
Char *: false
Float *: false
Double *: false

この例から分かるように、int・char・float・doubleといった基本型はすべて算術型として判定されますが、それらのポインタ型(int*、char*など)は算術型には含まれないため、すべてfalseが返されます。

まとめ

std::is_arithmeticは、テンプレートメタプログラミングにおいて型の性質をコンパイル時に判定するための便利なツールです。特に、算術型にのみ適用したいテンプレート関数を作成する際に、static_assertやstd::enable_ifと組み合わせて使用されることが多いテンプレートです。