基于范围的 for 循环 (C++11 起)

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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。

目录

[编辑]语法

属性 (可选)for (初始化语句 (可选)项声明:范围初始化器)语句
属性 - 任意数量的属性
初始化语句 - (C++20 起) 以下之一：
(C++23 起)

注意，所有初始化语句 必然以分号结尾。因此它经常被非正式地描述为后随分号的表达式或声明。

项声明 - 范围中每一项的声明
范围初始化器 - 表达式或花括号包围的初始化器列表
语句 - 任意语句（典型情况下是复合语句）

[编辑]解释

上述语法产生的代码等价于下列代码，但范围初始化器 中的临时量会进行生存期扩展（见下文）(C++23 起)（以 /* */ 包围的变量和表达式仅用于阐述）。

{

auto&&/* range */=范围初始化器 ;
for (auto/* begin */=/* 首表达式 */,/* end */=/* 尾表达式 */;
/* begin */!=/* end */; ++/* begin */)
{
项声明= */* begin */;
语句
}

}

(C++17 前)

{

auto&&/* range */=范围初始化器 ;
auto/* begin */=/* 首表达式 */;
auto/* end */=/* 尾表达式 */;
for ( ;/* begin */!=/* end */; ++/* begin */)
{
项声明= */* begin */;
语句
}

}

(C++17 起)
(C++20 前)

{

初始化语句
auto&&/* range */=范围初始化器 ;
auto/* begin */=/* 首表达式 */;
auto/* end */=/* 尾表达式 */;
for ( ;/* begin */!=/* end */; ++/* begin */)
{
项声明= */* begin */;
语句
}

}

(C++20 起)

要迭代的序列或范围通过对范围初始化器 求值以确定。依次对序列的每个元素进行解引用，并赋值给具有项声明 中所给定的类型和名字的变量。

项声明 可以是以下之一：

  • 结构化绑定声明
(C++17 起)

仅用于阐述的表达式 /* 首表达式 */ 和 /* 尾表达式 */ 定义如下：

  • 如果 /* range */ 的类型是到数组类型 R 的引用，那么：
  • 如果 R 有 N 个元素，那么 /* 首表达式 */ 是 /* range */，/* 尾表达式 */ 是 /* range */+ N。
  • 如果 R 是边界未知或元素类型不完整的数组，那么程序非良构。
  • 如果 /* range */ 的类型是到类类型 C 的引用，并且在 C 的作用域中对名字 “begin” 和 “end” 的查找都能各自找到至少一条声明，那么 /* 首表达式 */ 是 /* range */.begin()，/* 尾表达式 */ 是 /* range */.end()。
  • 否则 /* 首表达式 */ 是 begin(/* range */)，/* 尾表达式 */ 是 end(/* range */)，其中 “begin” 和 “end” 会通过实参依赖查找进行查找（不进行非实参依赖查找）。

如果需要在语句 中结束循环，那么可以使用 break 语句作为终止语句。

如果需要在语句 中结束当前迭代，那么可以使用 continue 语句作为快捷方式。

如果从初始化语句 中引入的名字在语句 的最外层块被重声明，那么程序非良构： 

for(int i :{1, 2, 3})int i =1;// 错误：重声明

[编辑]临时范围初始化器

如果范围初始化器 返回了临时量，那么它的生存期会延续到循环结尾，如绑定到转发引用 /* range */ 所示，但要注意范围初始化器 中任何临时量生存期都不会延长，除非它们本会在范围初始化器 末尾被销毁(C++23 起)。 

// 如果 foo() 按值返回for(auto& x : foo().items()){/* .. */}// C++23 前为行为未定义

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)


注意，即便在 C++23 中，中间函数的非引用形参也不会延长生存期（因为某些 ABI 中它们在被调用方而非调用方中销毁），但这点仅对于本就有缺陷的函数才会造成问题： 

using T =std::list<int>;const T& f1(const T& t){return t;}const T& f2(T t){return t;}// 总是返回悬垂引用 T g();   void foo(){for(auto e : f1(g())){}// OK: g() 的返回值的生存期被延长for(auto e : f2(g())){}// UB: f2 的值形参的生存期过早结束}
(C++23 起)

[编辑]注解

如果范围初始化器 是花括号包围的初始化器列表，那么 /* range */ 会被推导为到 std::initializer_list 的引用。

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。

如果范围类型拥有名为 “begin” 的成员和名为 “end” 的成员，那么使用成员解释方案。其中无视成员是类型、数据成员、函数还是枚举项及其可访问性。从而像 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，即使有命名空间作用域的 “begin”/“end” 函数存在。

虽然通常在语句 中使用在项声明 中声明的变量，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 的类型不需要是迭代器：它只需要能与一个迭代器比较是否不等。这允许以一个谓词（例如“迭代器指向空字符”）对范围进行分界。

(C++17 起)

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），那么可以使用 std::as_const： 

struct cow_string {/* ... */};// 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)){/* ... */}
(C++17 起)
功能特性测试宏 值标准功能特性
__cpp_range_based_for200907L(C++11)基于范围的 for 循环
201603L(C++17)具有不同的 begin/end 类型的基于范围的 for 循环
202211L(C++23)对范围初始化器 中所有临时对象的生存期扩展

[编辑]关键词

for

[编辑]示例

运行此代码
#include <iostream>#include <vector>   int main(){std::vector<int> v ={0, 1, 2, 3, 4, 5};//创建一个vector   for(constint& 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 intstd::cout<< i <<' ';std::cout<<'\n';   for(auto&& i : v)// 以转发引用访问，i 的类型是 int&std::cout<< i <<' ';std::cout<<'\n';   constauto& cv = v;   for(auto&& i : cv)// 以转发引用访问，i 的类型是 const 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包围的初始化器列表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([[maybe_unused]]int n : a)std::cout<<1<<' ';// 不必使用循环变量std::cout<<'\n';   for(auto n = v.size();auto i : v)// 初始化语句（C++20）std::cout<<--n + i <<' ';std::cout<<'\n';   for(typedef decltype(v)::value_type elem_t; elem_t i : v)// typedef 声明作为初始化语句（C++20）std::cout<< i <<' ';std::cout<<'\n';   for(using elem_t = decltype(v)::value_type; elem_t i : v)// 别名声明作为初始化语句，同上（C++23）std::cout<< i <<' ';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 0 1 2 3 4 5 1 1 1 1 1 1 5 5 5 5 5 5 0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5

[编辑]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。

缺陷报告 应用于 出版时的行为 正确行为
CWG 1442 C++11 未指明查找非成员 “begin” 和 “end” 时是否包含通常的无限定查找 不包含
CWG 2220 C++11 可以重声明从初始化语句 中引入的名字 此时程序非良构
CWG 2825 C++11 如果范围初始化器 是花括号包围的初始化器列表，那么会查找非成员 “begin” 和 “end” 此时会查找成员 “begin” 和 “end”
P0962R1 C++11 只要 “begin” 和 “end” 之一存在就使用成员解释方案 只有在两者都存在时才使用

[编辑]参阅

 应用一元函数对象到范围中元素
(函数模板)[编辑]
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