C++11基于范围的循环：它是如何工作的？

Question

我知道这个循环的工作原理，以及如何在实际问题中使用它。但我想知道在幕后发生了什么。

我认为这个循环类似于常规的for循环，例如

for(int i = 0 ; i < 5 ; i ++){
    // instructions
}

变量i只被初始化一次，所以我认为这对于基于范围的循环也是一样的。但是如果我编写以下代码：

for(const int x : vec) {
    cout << x << endl;
}

编译器允许我这样做，但我不明白为什么会这样。如果变量 x 是 const，为什么每次迭代的 x 值都不同？

编译器允许这样做，但我不明白为什么可能发生。如果变量 x 是 const，每次迭代 x 的值为何不同？

- AC Voltage

---

FYI，这更接近于 for (auto iter = vec.begin(); iter != vec.end(); ++iter)。 - AndyG

Answer 1

循环的每次迭代都会创建一个名为x的局部变量，并将其初始化为vec的下一个元素。当循环迭代结束时，x超出了作用域。单个x永远不会被修改。

有关精确语义，请参见此链接。

- Brian Bi

Answer 2

就这个问题而言，基于范围的for循环确实与传统的for循环有所不同。您提供的声明（const int x）是针对每次迭代分别声明的，与传统的for循环相比。

更准确地说：

for (const int x : vec) {
    cout << x << endl;
}

这只是一个简写形式，实际上它被替换为以下“传统迭代器循环”：

for (auto it = vec.begin(), e = vec.end(); it != e; ++it) { 
    const int x = *it; 
    cout << x << endl; 
}

（除了正文中不可用的 it 和 e 以外；此外，vec 实际上是保存在一个单独的变量中的；但是我们不要关注这些不重要的细节；关于基于范围的 for 循环的确切定义可以在这里查找。）

请注意，在循环体内声明并初始化了 const int x，其值为 *it！因此，它在每次迭代中都被初始化，而不是被更改。

- leemes

Answer 3

为了理解，你可以将编译器将for (auto x: y) {...}替换为for (auto i = begin(y), end = end(y); i != end; ++i) { auto x = *i; {...} }。

对于std::vector，begin(y)/end(y) 将通过adl解析为调用y.begin()/y.end()的std::begin(y)/std::end(y)版本。

- bobah

---

大体上来说是可以理解的，但实际上语法会更加复杂。 - bolov

这不是很准确。想象一下y是make_temporary()。 - Kerrek SB

“i != end”，而不是“i < end”。 - T.C.

@leemes：在描述C++时，准确无误非常有用，因为看似不重要的细节在你最不希望出现时可能变得很重要。 - Kerrek SB