C++11新特性——range for

很多编程语言都有range for语法功能，自C++11起，终于将这个重要功能加入C++标准中。range for语句，可以方便的遍历给定序列中的每个元素并对其执行某种操作。

1.基本语法

for(declaration:expression)    statement

其中，declaration定义一个变量，该变量将被用于访问序列中的基础元素，每次迭代，declaration部分的变量会被初始化为expression部分的下一个元素值。expression是一个对象，用于表示一个序列。statement是对序列中元素的操作。

2.示例

vector<int> vec{1,2,3}; //C++11 only，大括号初始化  for (int i : vec )      cout << i;

上面的操作时将vector数组中的元素拷贝至变量i中，进行输出。如果想改变vector数组中的元素值，需要把循环变量i定义成引用类型，实现如下：

vector<int> vec{1,2,3}; //C++11 only，大括号初始化  for (auto& i : vec ){    i=i*i;    cout << i;}//输出结果：149

请注意，我们依然可以用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。

3.深入分析

range for语句实际上等价于如下语句：

{    auto && __range = expression ;     for (auto __begin = begin_expr, __end = end_expr;__begin != __end; ++__begin) {          declaration = *__begin;          loop_statement     } } 

请注意，“等价于”并不表示编译器就是这么实现range for，只是说两者的运行效果等价。其中expression是被迭代的对象， begin_expr与end_expr是迭代对象的迭代器，取值有：
（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。

4.让自定义的类可以迭代

通过range for的等价语句可以看出，只要符合一定要求，自己定义的类也可以放在其中进行迭代。事实上要想进行迭代，一个类需要满足以下条件：
（1）拥有begin和end函数，返回值是一个可以自己定义的迭代器，分别指向第一个元素和最后一个元素。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。

示例如下：

#include <stdlib.h>#include <iostream>  using namespace std;class IntVector{    //迭代器类    class Iter{    public:        Iter(IntVector* p_vec, int pos):_pos(pos),_p_vec(p_vec){}        // these three methods form the basis of an iterator for use with range for          bool operator!= (const Iter& other) const{            return _pos != other._pos;        }        // this method must be defined after the definition of IntVector,since it needs to use it          int& operator*() const{            return _p_vec->get(_pos);        }        const Iter& operator++ (){            ++_pos;            return *this;        }    private:                IntVector *_p_vec;        int _pos;    };public:    IntVector(){}    Iter begin(){        return Iter(this,0);    }    Iter end(){        return Iter(this, 20);    }    int& get(int col){        return data[col];    }    void set(int index, int val){        data[index] = val;    }private:    int data[20] = {0};};int main() {    IntVector v;    for (int i = 0; i < 20; i++){        v.set(i, i);    }    for (int& i : v) { i = i*i; cout << i <<" "; }    system("pause");}

程序输出结果：

0 1 4 9 16 25 36 49 64 81 100 121 144 169 196 225 256 289 324 361

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参考资料

[1]C++ Primer中文版（第5版）
[2]Range-based for loop (since C++11)
[3]C++11 新特性之Range-based for loops