C++17 noexcept適用によるパフォーマンスと安全性設計レビュー|例外宣言の責務整理とレビューアーが読み解く設計意図
この記事のポイント
- noexcept指定の設計意図と適用責務をレビューアーが読み取る視点を体系化
- パフォーマンス最適化、安全性強化、契約宣言の責務整理をレビューで指摘可能にする
- noexcept適用の落とし穴と危険適用を現場レビュー技術として習得する
そもそもnoexceptとは何か
C++11以降、関数が「例外を投げないことを宣言する」仕様が導入された。
C++17ではこのnoexcept指定が特にムーブ構築・ムーブ代入最適化の中核であり、
設計レベルでも安全性担保に極めて重要となっている。
void foo() noexcept { ... }noexceptの意味
- 呼び出し側契約 → 「ここは絶対に例外を投げないと信じて良い」
- コンパイラ最適化ヒント → スタック展開コスト削減やmove優先選択
- 設計責任宣言 → 設計者が安全性を担保している明示契約
なぜこれをレビューするのか
- 例外安全性保証をレビュー可能にする役割
- 設計責務が言語仕様で強制可視化される重要契約領域
- 無自覚なnoexcept指定はterminate誘発リスクに直結
- パフォーマンスと安全性のトレードオフをレビューで判別必要
レビューアーはnoexceptはつけた/つけなかったの表面的確認ではなく
「ここに付与する設計意図が正当か?」
を読み解く技術を持つ必要がある。
レビューアー視点
- この関数は本当にthrowしないのか?
- 設計責務が契約保証と一致しているか?
- ムーブ最適化対象での正当な指定か?
- 内部で呼び出す他関数のthrow可能性まで精査しているか?
- 汎用テンプレート展開時のSFINAE破綻が無いか?
開発者視点
- 原則:安全確認が取れたものだけnoexcept指定する
- パフォーマンス目的のnoexcept付与は根拠確認必須
- ライブラリ利用関数は内部throw可能性を文書化調査
- noexcept(false)による明示化も活用
- noexcept(auto式)の式依存評価も適用可能
noexceptが影響する代表的設計領域
| 設計領域 | noexcept影響内容 |
|---|---|
| ムーブ最適化 | noexcept付きムーブが優先使用される |
| 標準コンテナ動作 | vector等での内部再配置moveが有無で分岐 |
| swap最適化 | noexcept swapが優先利用される |
| テンプレート推論 | noexcept(auto)式評価でテンプレート解像度に影響 |
| 例外安全設計 | 契約違反時にterminate発動が設計責務化 |
レビューアーはこれら全てをコード脈絡から読み取る技術が求められる。
良い実装例
例1:純粋スカラ操作関数
純粋計算関数はnoexcept明示
int add(int a, int b) noexcept {
return a + b;
}- 論理的に例外発生可能性ゼロ
- レビューアーが自信を持って指定を許容できる典型
例2:ムーブコンストラクタ最適化対象
ムーブ最適化設計
class MyData {
public:
MyData(MyData&& other) noexcept
: buffer_(std::move(other.buffer_)) {}
private:
std::vector<int> buffer_;
};- vectorは自身が例外安全保証済みmove
- 内部構成子の安全性を読んだ上でnoexcept指定
例3:noexcept(auto式)による導出指定
noexcept式評価
template<typename T>
void process(T&& t) noexcept(noexcept(t.execute())) {
t.execute();
}- テンプレートで安全性を委譲評価
- レビューアーが汎用コード安全性を読み取れる設計
レビュー観点
- noexcept指定は契約責務と整合しているか
- 内部呼び出し可能性まで含め安全性確認されているか
- パフォーマンス最適化対象設計に統合されているか
- noexcept(auto式)等式評価を適切活用しているか
- 例外発生→terminateを設計想定内で整理しているか
良くない実装例: ケース1(表層指定ミス)
throw可能性無視型
void dangerous() noexcept {
mayThrow(); // 内部でthrow可能
@Reviewer内部呼び出しmayThrow()が例外可能性を持つのにnoexcept指定しています。設計違反です。noexcept外してください。}改善例
改善例(契約整合)
void dangerous() {
mayThrow();
}良くない実装例: ケース2(テンプレート展開破綻)
テンプレート破綻型
template<typename T>
void execute(T&& t) noexcept {
t.run();
@Reviewer呼び出し先run()の例外可能性確認無しにnoexcept指定しています。noexcept(noexcept(t.run()))形式に整理してください。}改善例
改善例(式評価指定)
template<typename T>
void execute(T&& t) noexcept(noexcept(t.run())) {
t.run();
}良くない実装例: ケース3(パフォーマンス誤解利用)
パフォーマンス目当て誤用
class MyData {
public:
MyData(MyData&& other) noexcept {
buffer_ = other.buffer_; // 実はコピー
@Reviewerムーブ処理内で実質的にコピー代入しており例外可能性を残しています。noexcept指定は取り消してください。 }
private:
std::vector<int> buffer_;
};改善例
改善例(内部構成子正読)
MyData(MyData&& other) noexcept
: buffer_(std::move(other.buffer_)) {}良くない実装例: ケース4(契約破綻設計)
API設計崩壊例
void saveFile(const std::string& path) noexcept {
std::ofstream ofs(path); // 実はここで例外発生可能
@Reviewerファイル出力は例外可能です。noexcept指定は設計破綻要因になります。外してください。}改善例
改善例(契約整理)
void saveFile(const std::string& path) {
std::ofstream ofs(path);
}PlantUML:noexceptレビュー責務整理フロー
noexcept設計レビューでの主な誤解一覧
| 誤解 | 実態 | レビュー指摘内容 |
|---|---|---|
| noexcept付けるほど高性能 | 条件次第で逆効果もある | 実装脈絡評価が必要 |
| 内部throw考慮不要 | 全内部呼出も評価対象 | 内部例外流入をレビュー |
| テンプレート展開安全 | 型依存で破綻する | noexcept(auto式)活用確認 |
| すべてつけるべき | 安全設計できた箇所のみ | 契約設計読み取り |
ロギング統合例
terminate発動前ログ設計
try {
criticalOp();
} catch (const std::exception& e) {
logger.fatal("critical failure: {}", e.what());
std::terminate();
}- noexcept→terminate発動前にログ通知責務を挟む文化形成
観点チェックリスト
まとめ
レビューアーがnoexcept設計で常に問うべきは
「この例外安全宣言は本当に契約として守られているか?」
です。
- 例外安全保証 → 契約レベルで可視化
- パフォーマンス最適化 → noexcept安全領域で限定活用
- terminate誘発 → 設計上の最終防御線に配置
レビュー現場では
「このnoexcept指定は本当に内部構成子まで安全に読めてますか?」
と問い続けるレビュー文化がパフォーマンスと安全性を同時に高めます。
