C++のis_emptyテンプレートとは？空クラス判定の基本と実例を徹底解説

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

is_emptyは、<type_traits>ヘッダーに定義されているクラステンプレートで、指定した型Tが「空クラス（empty class）」であるかどうかをコンパイル時に判定するために使用します。

空クラスとは何か？

クラスの中に実質的なデータが格納されていない場合、そのクラスは「空」とみなされます。空クラスと判定されるためには、以下の条件をすべて満たす必要があります。

• 長さ0のビットフィールド以外に、非静的データメンバーを持たないこと
• 仮想基底クラスや仮想関数を持たないこと
• 空でない基底クラスを持たないこと

なお、静的メンバーやメンバー関数、デストラクターなどはオブジェクトごとのデータサイズに影響しないため、これらが存在してもクラスは空と判定されます。

構文

template <class T> is_empty;

パラメータ

このテンプレートは、判定対象となる型Tを1つのパラメータとして受け取り、その型が空クラスであるかどうかをチェックします。

戻り値

ブール値（bool）を返します。指定された型が空クラスであればtrue、そうでなければfalseとなります。

基本的な使い方

入力: class A{};
    is_empty<A>::value;
出力: true

入力: class B { void fun() {} };
    is_empty<B>::value;
出力: true

クラスBにはメンバー関数fun()が定義されていますが、メンバー関数はオブジェクトのサイズに影響しないため、Bも空クラスとして判定されます。

サンプルコード1：クラスの場合

#include <iostream>
#include <type_traits>
using namespace std;

class TP_1 {
};
class TP_2 {
    int var;
};
class TP_3 {
    static int var;
};
class TP_4 {
    ~TP_4();
};

int main() {
    cout << boolalpha;
    cout << "変数を持たないクラスの判定結果: " << is_empty<TP_1>::value;
    cout << "\n非静的メンバー変数を1つ持つクラスの判定結果: " << is_empty<TP_2>::value;
    cout << "\n静的メンバー変数を1つ持つクラスの判定結果: " << is_empty<TP_3>::value;
    cout << "\nデストラクターを持つクラスの判定結果: " << is_empty<TP_4>::value;
    return 0;
}

実行結果

上記のコードを実行すると、次の出力が得られます。

変数を持たないクラスの判定結果: true
非静的メンバー変数を1つ持つクラスの判定結果: false
静的メンバー変数を1つ持つクラスの判定結果: true
デストラクターを持つクラスの判定結果: true

結果の解説

• TP_1：メンバーを一切持たないため、空クラスと判定されます（true）。
• TP_2：非静的メンバー変数int varを持つため、空クラスではありません（false）。
• TP_3：静的メンバー変数は個々のオブジェクトに属さず、クラス全体で1つだけ存在するため、空クラスと判定されます（true）。
• TP_4：デストラクターの宣言はオブジェクトのデータ領域に影響しないため、空クラスと判定されます（true）。

サンプルコード2：構造体の場合

is_emptyは、struct（構造体）に対してもまったく同じように機能します。

#include <iostream>
#include <type_traits>
using namespace std;

struct TP_1 {
};
struct TP_2 {
    int var;
};
struct TP_3 {
    static int var;
};
struct TP_4 {
    ~TP_4();
};

int main() {
    cout << boolalpha;
    cout << "変数を持たない構造体の判定結果: " << is_empty<TP_1>::value;
    cout << "\n非静的メンバー変数を1つ持つ構造体の判定結果: " << is_empty<TP_2>::value;
    cout << "\n静的メンバー変数を1つ持つ構造体の判定結果: " << is_empty<TP_3>::value;
    cout << "\nデストラクターを持つ構造体の判定結果: " << is_empty<TP_4>::value;
    return 0;
}

実行結果

上記のコードを実行すると、次の出力が得られます。

変数を持たない構造体の判定結果: true
非静的メンバー変数を1つ持つ構造体の判定結果: false
静的メンバー変数を1つ持つ構造体の判定結果: true
デストラクターを持つ構造体の判定結果: true

まとめ

std::is_emptyは、型が空クラスかどうかをコンパイル時に判定できる便利なタイプトライトです。特に、空クラスを基底クラスとして継承してもオブジェクトサイズが増加しない「EBO（Empty Base Optimization：空基底クラス最適化）」といった最適化技法を実装する際に活用されます。テンプレートメタプログラミングにおいて、型の特性に応じて処理を分岐させたい場合にも非常に役立つツールと言えるでしょう。