基于范围的 for 循环 (C++11 起)

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语句
标号
label : statement
表达式语句
expression ;
复合语句
{ statement... }
选择语句
if
switch
循环语句
while
do-while
for
范围 for(C++11)
跳转语句
break
continue
return
goto
声明语句
declaration ;
try 块
try compound-statement handler-sequence
事务性内存
synchronized, atomic_commit 等(TM TS)
 

在一个范围上执行 for 循环。

用作对范围中的各个值（如容器中的所有元素）进行操作的传统 for 循环的更加可读的等价版本。

语法

属性(可选) for ( 范围声明 : 范围表达式 ) 循环语句 (C++20 前)
属性(可选) for ( 初始化语句(可选)范围声明 : 范围表达式 ) 循环语句 (C++20 起)
属性 - 任何数量的属性
初始化语句(C++20) - 以下之一：
注意，任何 初始化语句 必然以分号 ; 结尾，此乃它经常被非正式地描述为后随分号的表达式或声明的原因。
范围声明 - 一个具名变量的声明，其类型是由 范围表达式 所表示的序列的元素的类型，或该类型的引用。通常用 auto 说明符进行自动类型推导。
范围表达式 - 任何可以表示一个合适的序列（数组，或定义了 begin 和 end 成员函数或自由函数的对象，见下文）的表达式，或一个花括号初始化器列表。
循环语句 - 任何语句，常为一条复合语句，它是循环体

范围声明 可以是结构化绑定声明 

for (auto&& [first,second] : mymap) {
    // 使用 first 和 second
}
 (C++17 起)

解释

上述语法产生的代码等价于下列代码（__range、__begin 和 __end 仅用于阐释）：

{

auto && __range = 范围表达式 ;
for (auto __begin = 首表达式, __end = 尾表达式 ; __begin != __end; ++__begin) {
范围声明 = *__begin;
循环语句
}

}

(C++17 前)

{

auto && __range = 范围表达式 ;
auto __begin = 首表达式 ;
auto __end = 尾表达式 ;
for ( ; __begin != __end; ++__begin) {
范围声明 = *__begin;
循环语句
}

}

(C++17 起)
(C++20 前)

{

初始化语句
auto && __range = 范围表达式 ;
auto __begin = 首表达式 ;
auto __end = 尾表达式 ;
for ( ; __begin != __end; ++__begin) {
范围声明 = *__begin;
循环语句
}

}

(C++20 起)

对 范围表达式 求值以确定要迭代的序列或范围。依次对序列的每个元素进行解引用，并赋值给具有 范围声明 中所给定的类型和名字的变量。

首表达式 与 尾表达式 定义如下：

  • 若 范围表达式 是数组类型的表达式，则 首表达式 为 __range 而 尾表达式 为 (__range + __bound)，其中 __bound 是数组的元素数目（若数组大小未知或拥有不完整类型，则程序非良构）
  • 若 范围表达式 是同时拥有名为 begin 以及名为 end 的成员的类类型 C 的表达式（不管这些成员的类型或可见性），则 首表达式 为 __range.begin() 而 尾表达式 为 __range.end()；
  • 否则，首表达式 为 begin(__range) 而 尾表达式 为 end(__range)，通过实参依赖查找进行查找（不进行非 ADL 查找）。

正如传统循环一样，break 语句可用于提早退出循环，而 continue 语句能用于以下个元素重新开始循环。

临时范围表达式

若 范围表达式 返回临时量，则其生存期被延续到循环结尾，如绑定到转发引用 __range 所示，但要注意 范围表达式 中任何临时量生存期都不被延长。 

for (auto& x : foo().items()) { /* .. */ } // 若 foo() 返回右值则为未定义行为

此问题可用 初始化语句 变通解决： 

for (T thing = foo(); auto& x : thing.items()) { /* ... */ } // OK
 (C++20 起)

注解

若初始化器（范围表达式）是花括号初始化器列表，则 __range 被推导为 std::initializer_list<>&&。

在泛型代码中，使用推导的转发引用，如 for (auto&& var : sequence)，是安全且受推荐的做法。

若范围类型拥有名为 begin 的成员和名为 end 的成员，则使用成员解释方案。其中不顾成员是类型、数据成员、函数还是枚举项，且不顾其可访问性。从而如 class meow { enum { begin = 1, end = 2}; /* 类的剩余部分 */ }; 的类不能用于基于范围的 for 循环，即使存在命名空间作用域的 begin/end 函数也是如此。

虽然声明于 范围声明 的变量通常在 循环语句 中使用，但并不要求这么做。

从 C++17 开始，首表达式 和 尾表达式 的类型不必相同，而且实际上 尾表达式 的类型不必是迭代器：它只需能与一个迭代器比较是否不等即可。这使得以一个谓词（例如“迭代器指向空字符”）对范围进行分界成为可能。

当基于范围的 for 循环被用于一个具有写时复制语义的（非 const）对象时，它可能会通过（隐式）调用非 const 的 begin() 成员函数触发一次深层复制。如果想要避免这种行为（比如循环实际上不会修改这个对象），可以使用 std::as_const： 

struct cow_string { /* ... */ }; // 一个写时复制的字符串
cow_string str = /* ... */;
 
// for(auto x : str) { /* ... */ } // 可能会导致深层复制
 
for(auto x : std::as_const(str)) { /* ... */ }

关键词

for

缺陷报告

下列更改行为的缺陷报告追溯地应用于以前出版的 C++ 标准。

DR 应用于 出版时的行为 正确行为
P0962R1 C++11 若 begin 和 end 之一存在就使用成员解释方案 仅若两者都存在才使用

示例

运行此代码
#include <iostream>
#include <vector>
 
int main() {
    std::vector<int> v = {0, 1, 2, 3, 4, 5};
 
    for (const int& i : v) // 以 const 引用访问
        std::cout << i << ' ';
    std::cout << '\n';
 
    for (auto i : v) // 以值访问，i 的类型是 int
        std::cout << i << ' ';
    std::cout << '\n';
 
    for (auto& i : v) // 以引用访问，i 的类型是 int&
        std::cout << i << ' ';
    std::cout << '\n';
 
    for (int n : {0, 1, 2, 3, 4, 5}) // 初始化器可以是花括号初始化器列表
        std::cout << n << ' ';
    std::cout << '\n';
 
    int a[] = {0, 1, 2, 3, 4, 5};
    for (int n : a) // 初始化器可以是数组
        std::cout << n << ' ';
    std::cout << '\n';
 
    for (int n : a)  
        std::cout << 1 << ' '; // 不必使用循环变量
    std::cout << '\n';
 
}

输出： 

0 1 2 3 4 5
0 1 2 3 4 5
0 1 2 3 4 5
0 1 2 3 4 5
0 1 2 3 4 5
1 1 1 1 1 1

参阅

 应用函数到范围中的元素
(函数模板)
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