基于 range 的 for 循环和 auto

基于 range 的 for 循环和 auto

C++11 引入一种循环的新形式，叫基于 range 的 for 循环，它允许我们用更简单易读的形式遍历容器中的所有元素

vector<int> v{1, 2, 3};
for (int i : v) {
    cout << i << endl;
}

可以使用 auto 来让编译器来推导元素的类型，上面的循环可以改写为

for (auto i : v) {
    cout << i << endl;
}

根据 auto 的推导规则，推导出的类型是初始值退化后的类型，即

• 去掉引用
• 去掉 const、volatile 限定符
• 函数和数组将变为指针

根据这个规则，上面循环推导出的类型应该是 int，这对于 int 这种标量类型可能没有问题，但如果容器里存的是类类型，就可能带来巨大的拷贝开销，因为每次做循环都需要创建容器元素的局部副本，这种情况下，应该用 auto &

for (auto& elem : container)    // capture by (non-const) reference

这种形式中修改 elem 将影响容器的内容

对于模板代码，总是应该用这种形式，因为你没法确定模板类型的拷贝开销是否廉价

如果是只读的，还应该给 auto 加上 const 限定符

for (const auto& elem : container)    // capture by const reference

代理迭代器

如果容器使用“代理迭代器”（比如 std::vector<bool> ），应该使用

for (auto&& elem : container)    // capture by &&

假设我们想要用 range-for 遍历一个 std::vector<bool> 并修改它的元素

vector<bool> v = {true, false, false, true};
for (auto& x : v)
    x = !x;

会发现上面这段代码无法通过编译，因为 std::vector 模板对 bool 类型做了模板特化，对 bool 元素做了打包处理以压缩空间（把 8 个布尔值存到一个字节里）

由于你无法返回一个 bit 的引用，std::vector<bool> 用了一种叫“代理迭代器”的模式

代理迭代器是一种迭代器，当它被解引用时，它不产生原始的 bool &，而是返回一个临时对象，它是可以转换为 bool 的代理类

为了对 std::vector<bool> 使用 range-for 语法，必须使用 auto&& 来引用 bool 元素（关于 auto && 的推导规则请看这篇）

这种语法对于没有使用代理迭代器的容器也适用，因此在泛型代码里，最好的选择就是用这种形式来遍历修改容器元素