C++11 新特性之Range-based for loops

声明：本文少量代码转载自Alex Allain的文章 ​​http://www.cprogramming.com/c++11/c++11-ranged-for-loop.html​​

很多语言都有Range-based for loops这个功能，现在C++终于知道把这个重要功能加进语法中了。这个功能实在不知道该怎么翻译，语文没有学到家。

基本语法

for ( range_declaration : range_expression) loop_statement

比如说：

1. vector<int> vec;  
2. vec.push_back( 1 );  
3. vec.push_back( 2 );  
4.    
5. for (int i : vec )  
6. {  
7.     cout << i;  
8. }

for语言这么写可以很方便地遍历vector这类的容器。具体什么样的东西可以遍历呢？这个留在后面说。

对于比较复杂的容器可以用auto语句来简化类型声明

1. map<string, string> complexVector;  
2. for ( auto complexVectorEntry : complexVector )  
3. {  
4. " < " << complexVectorEntry.second << ">" << endl;  
5. }

这两个例子中都没有修改遍历元素的值。如果你要想修改它们的值，请使用引用类型

1. vector<int> vec;  
2. vec.push_back( 1 );  
3. vec.push_back( 2 );  
4.    
5. for (auto& i : vec )  
6. {  
7.    i++;  
8. }

continue语句来开始下一次迭代，使用break跳出循环。这一点和普通的for循环一样。

深入分析

1. for ( range_declaration : range_expression) loop_statement

“等价于”

1. {  
2.     auto && __range = range_expression ;   
3.     auto __begin = begin_expr(__range);   
4.     auto __end = end_expr(__range);   
5. for (;__begin != __end; ++__begin) {  
6.         range_declaration = *__begin;   
7.         loop_statement   
8.     }   
9. }

请注意，“等价于”并不表示编译器就是这么实现range-based for loops的。只是说两者的运行效果等价

begin_expr 和 end_expr 的定义如下：

1. 对于数组类型 begin_expr和end_expr分别等于(__range)和(__range + __bound)
2. 对于STL中的容器，两者分别等于__range.begin()和__range.end()
3. 对于其他类型，两者分别等于begin(__range)和end(__range)。编译器将会通过参数类型来找到合适的begin和end函数

让自定义的类可以迭代

通过ranged-based for loops的等价语句可以看出，可以知道只要符合一定的要求，那么自己定义的类也可以放在ranged-based for loops中进行迭代。事实上要想进行迭代，一个类需要满足以下条件：

1. begin函数和end函数，作用是分别指向第一个数据和最后一个数据。返回值是一个可以自己定义的迭代器。既可以是成员函数，也可以是非成员函数。
2. 迭代器本身支持* ++ !=运算符，既可以是成员函数，也可以是非成员函数。

比如说下面这个类：

1. #include <iostream>  
2.    
3. using namespace std;  
4.    
5.   
6. class IntVector;  
7.    
8. class Iter  
9. {  
10. public:  
11. const IntVector* p_vec, int pos)  
12.         : _pos( pos )  
13.         , _p_vec( p_vec )  
14.     { }  
15.    
16. // these three methods form the basis of an iterator for use with  
17. // a range-based for loop  
18. bool  
19. const Iter& other) const  
20.     {  
21. return _pos != other._pos;  
22.     }  
23.    
24. // this method must be defined after the definition of IntVector  
25. // since it needs to use it  
26. int operator* () const;  
27.    
28. const Iter& operator++ ()  
29.     {  
30.         ++_pos;  
31. return *this;  
32.     }  
33.    
34. private:  
35. int _pos;  
36. const IntVector *_p_vec;  
37. };  
38.    
39. class IntVector  
40. {  
41. public:  
42.     IntVector ()  
43.     {  
44.     }  
45.    
46. int get (int col) const  
47.     {  
48. return _data[ col ];  
49.     }  
50. const  
51.     {  
52. return Iter( this, 0 );  
53.     }  
54.    
55. const  
56.     {  
57. return Iter( this, 100 );  
58.     }  
59.    
60. void set (int index, int val)  
61.     {  
62.         _data[ index ] = val;  
63.     }  
64.    
65. private:  
66. int _data[ 100 ];  
67. };  
68.    
69. int  
70. Iter::operator* () const  
71. {  
72. return _p_vec->get( _pos );  
73. }  
74.    
75.   
76. int main()  
77. {  
78.     IntVector v;  
79. for ( int i = 0; i < 100; i++ )  
80.     {  
81.         v.set( i , i );  
82.     }  
83. for ( int i : v ) { cout << i << endl; }  
84. }

IntVector就是一个想要进行迭代的类。它的being和end函数返回一个迭代器Iter。而Iter支持* != ++运算符。