C++范围基 for 循环

范围基 for 循环（Range-based for loop）是 C++11 引入的一种更简洁、更安全的遍历容器（如数组、向量、列表等）的方式。它简化了传统 for 循环和迭代器的使用，使代码更加清晰易读。下面详细介绍范围基 for 循环的语法、用法和一些注意事项。

语法

范围基 for 循环的基本语法如下：

cpp 复制代码

for ( : ) {
    // 循环体
}

其中，range 是要遍历的容器，element 是每次迭代中从容器中取出的元素的副本或引用。

示例

假设我们有一个 vector<int>，我们想遍历它并输出每个元素：

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};

    // 使用范围基 for 循环遍历 vector
    for (int element : vec) {
        std::cout << element << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

输出：

1 2 3 4 5

1. 遍历数组

范围基 for 循环同样适用于数组：

cpp 复制代码

#include <iostream>

int main() {
    int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);

    // 使用范围基 for 循环遍历数组
    for (int element : arr) {
        std::cout << element << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

输出：

1 2 3 4 5

2. 遍历字符串

范围基 for 循环也可以用于遍历字符串：

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string str = "Hello, World!";

    // 使用范围基 for 循环遍历字符串
    for (char ch : str) {
        std::cout << ch << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

输出：

H e l l o , W o r l d !

3. 修改容器中的元素

如果需要在遍历过程中修改容器中的元素，可以使用引用：

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};

    // 使用范围基 for 循环遍历并修改 vector
    for (int &element : vec) {
        element *= 2;  // 修改元素
    }

    // 输出修改后的 vector
    for (int element : vec) {
        std::cout << element << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

输出：

2 4 6 8 10

4. 遍历自定义容器

范围基 for 循环也可以用于自定义容器，只要该容器支持迭代器操作：

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <vector>

class MyContainer {
public:
    std::vector<int> data;

    // 构造函数
    MyContainer(const std::vector<int>& d) : data(d) {}

    // 返回迭代器
    auto begin() { return data.begin(); }
    auto end() { return data.end(); }
};

int main() {
    MyContainer container({1, 2, 3, 4, 5});

    // 使用范围基 for 循环遍历自定义容器
    for (int element : container) {
        std::cout << element << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

输出：

1 2 3 4 5

注意事项

引用与副本：
- 使用 int element 时，element 是容器中每个元素的副本。
- 使用 int &element 时，element 是容器中每个元素的引用，可以修改原元素。
- 使用 const int &element 时，element 是容器中每个元素的常量引用，不能修改原元素，但可以提高效率。
性能考虑：
- 如果不需要修改容器中的元素，使用 const 引用可以提高性能，因为避免了不必要的复制。
- 如果需要修改容器中的元素，使用非 const 引用。
范围基 for 循环的限制：
- 范围基 for 循环不适用于需要同时访问多个元素（如前一个和后一个元素）的场景。在这种情况下，传统的 for 循环或迭代器可能更合适。

总结

范围基 for 循环是一种简洁、安全的遍历容器的方式，适用于大多数需要遍历容器的场景。通过合理使用引用和常量引用，可以提高代码的效率和可读性。