1.8 Range-based循環(huán)語法

大多數(shù)語言都支持for-each語法遍歷一個數(shù)組或集合中的元素。在C++98/03規(guī)范中，對于一個數(shù)組int arr[10]，如果我們想要遍歷這個數(shù)組，則只能使用遞增的計數(shù)去引用數(shù)組中的每個元素：

在C++11規(guī)范中有了for-each語法，可以這么寫：

對于1.7節(jié)中遍歷std：：map的內(nèi)容，我們也可以使用這種語法：

for-each語法雖然很強大，但是有兩個需要注意的地方。

◎ for-each中的迭代器類型與數(shù)組或集合中元素的類型完全一致，而原來使用老式語法迭代 stl容器（如 std：：map）時，迭代器 iter的類型是 stl容器中元素的指針類型。因此，在上面例子的老式語法中，iter是一個指針類型（std：：pair<std：：string，std：：string>*），使用 iter->second 去引用鍵值；而在 for-each 語法中，iter 與容器中元素的數(shù)據(jù)類型（std：：pair<std：：string，std：：string>）相同，因此使用iter.second可直接引用鍵值。

◎ 在 for-each 語法中，對于復雜的數(shù)據(jù)類型，迭代器是原始數(shù)據(jù)的拷貝，而不是原始數(shù)據(jù)的引用。什么意思呢？來看一個例子：

我們遍歷容器 v，試圖將 v 中元素的值都修改成“hello”，在實際執(zhí)行時卻達不到我們想要的效果。這就是上文說的for-each中的迭代器是元素的拷貝，所以這里只是將每次的拷貝都修改成“hello”，原始數(shù)據(jù)并不會被修改。我們可以將迭代器修改成原始數(shù)據(jù)的引用：

這樣就達到修改原始數(shù)據(jù)的目的了。這是使用for-each比較容易出錯的地方。對于容器中的復雜數(shù)據(jù)類型，我們應該盡量使用這種引用原始數(shù)據(jù)的方式，減少不必要的拷貝構(gòu)造函數(shù)調(diào)用開銷：

1.8.1 自定義對象如何支持Range-based循環(huán)語法

介紹了這么多，如何讓自定義對象支持Range-based循環(huán)語法呢？為了支持這種語法，這個對象至少需要實現(xiàn)如下兩個方法：

上面的Iterator是自定義數(shù)據(jù)類型的迭代子類型，這里的Iterator類型必須支持如下三種操作（原因在下文中會解釋）。

◎ operator++（自增）操作，可以在自增之后返回下一個迭代子的位置。

◎ operator！=（判不等操作）操作。

◎ operator*（解引用，dereference）操作。

下面是一個自定義對象支持for-each循環(huán)的例子：

注意：在以上代碼中，迭代子Iterator是T*，是指針類型，本身就支持operator++和operator！=操作，所以這里并沒有提供這兩個方法的實現(xiàn)。那么為什么迭代子要支持operator++和operator！=操作呢？我們來看一下編譯器是如何實現(xiàn)這種for-each循環(huán)的。

1.8.2 for-each循環(huán)的實現(xiàn)原理

上述for-each循環(huán)可被抽象成如下公式：

C++14標準是這樣解釋上面的公式的：

在這個循環(huán)中，begin-expr返回的迭代子__begin 需要支持自增操作，且每次循環(huán)時都會與end-expr返回的迭代子__end做判不等比較，在循環(huán)內(nèi)部通過調(diào)用迭代子的解引用（*）操作取得實際的元素。這就是上文說的迭代子對象需要支持 operator++、operator！=和operator*的原因了。

但是在上面的公式中，一個逗號表達式中的“auto__begin=begin-expr，__end=end-expr；”只使用了一個類型符號 auto，導致起始迭代子__begin和結(jié)束迭代子__end 是同一類型，這樣不太靈活。在某些設計中，可能希望結(jié)束迭代子是另一種類型。

因此在C++17標準中要求編譯器解釋for-each循環(huán)為如下形式：

看到了吧，代碼第 2 行和第 3 行將獲取起始迭代子__begin 和結(jié)束迭代子__end 分開寫，這樣這兩個迭代子就可以是不同的類型了。雖然類型可以不一樣，但這兩種類型之間仍然支持operator！=操作。C++17對C++14的這種改變，對舊的代碼不會產(chǎn)生任何影響，但可以讓之后的開發(fā)更加靈活。