C++ 基于范围的 for 循环
(给CPP开发者加星标，提升C/C++技能)
来源：Rayen0715 https://blog.csdn.net/hailong0715/article/details/54172848
【导读】：C++11提供了一个特殊版本的 for 循环，在很多情况下，它都可以简化数组的处理，这就是基于范围的 for 循环。在使用基于范围的 for 循环处理数组时，该循环可以自动为数组中的每个元素迭代一次，接下来，就请跟随小编一起复习一下吧。
以下是正文
Range-Based-For
熟悉C++98/03的对于for循环就再了解不过了，如果我们要遍历一个数组，那么在C++98/03中的实现方式：
int arr[10] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };for (int i = 0; i < 10; i++) cout << arr[i];而遍历容器类的For如下：
std::vector<int> vec {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};for (std::vector<int>::iterator itr = vec.begin(); itr != vec.end(); itr++) std::cout << *itr;不管上面哪一种方法，都必须明确的确定for循环开头以及结尾条件，而熟悉C#或者python的人都知道在C#和python中存在一种for的使用方法不需要明确给出容器的开始和结束条件，就可以遍历整个容器，幸运的是C++11中引入了这种方法也就是基于范围的For（Range-Based-For），用基于范围的For 改写上面两个例子：
std::vector<int> vec {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};for (auto n :vec) std::cout << n;int arr[10] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };for (auto n : arr) std::cout << n;可以看到改写后的使用方法简单了很多，代码的可读性提升了一个档次，但是需要注意的在上述对容器的遍历是只读的，也就是说遍历的值是不可修改的，看下面例子：
std::vector<int> vec {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};cout << "修改前" << endl;for (auto n :vec) std::cout << n++;cout << endl;cout << "修改后" << endl;for (auto j : vec) std::cout << j;在上述例子中，我们首先遍历容器的内容，然后给容器内的元素每个都加1，然后再遍历一次容器的内容，示例的输出结果如下：
修改前12345678910修改后12345678910可以看到，我们遍历后对容器内元素的加1操作并没有生效，修改后的输出仍然和原来的元素值一样，因为这种遍历方法做的是值拷贝。那么如果要遍历容器内的元素的同时又要修改元素的值该怎么做呢，方法就是将遍历的变量声明为引用类型，看下面例子：
std::vector<int> vec {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};cout << "修改前" << endl;for (auto& n :vec) std::cout << n++;cout << endl;cout << "修改后" << endl;for (auto j : vec) std::cout << j;代码的输出结果为：
修改前12345678910修改后234567891011可以看到，容器内的元素每个都加了1，两者的区别仅为在修改的时候，将声明的遍历遍历n从auto 声明为auto &，使用基于范围的For循环一定要注意这一点， 基于范围的FOR循环的遍历是只读的遍历，除非将变量变量的类型声明为引用类型。
基于范围的For使用需要注意的细节
虽然基于范围的For循环使用起来非常的方便，我们不用再去关注for的开始条件和结束条件等问题了，但是还是有一些细节问题在使用的时候需要注意，来看下基于范围的for对于容器map的遍历：
std::map<string, int> map = { { "a", 1 }, { "b", 2 }, { "c", 3 } };for (auto &val : map) cout << val.first << "->" << val.second << endl;为什么是使用val.first val.second而不是直接输出value呢？ 在遍历容器的时候，auto自动推导的类型是容器的value_type类型，而不是迭代器，而map中的value_type是std::pair，也就是说val的类型是std::pair类型的，因此需要使用val.first,val.second来访问数据。
此外，使用基于范围的for循环还要注意一些容器类本身的约束，比如set的容器内的元素本身有容器的特性就决定了其元素是只读的，哪怕的使用了引用类型来遍历set元素，也是不能修改器元素的，看下面例子：
set<int> ss = { 1, 2, 3, 4, 5, 6 };for (auto& n : ss) cout << n++ << endl;上述代码定义了一个set，使用引用类型遍历set中的元素，然后对元素的值进行修改，该段代码编译失败：error C3892: 'n' : you cannot assign to a variable that is const。同样对于map中的first元素也是不能进行修改的。
再来看看假如我们给基于范围的for循环的：冒号都免的表达式不是一个容器而是一个函数，看看函数会被调用多少次？
set<int> ss = { 1, 2, 3, 4, 5, 6 };const set<int>& getSet(){ cout << "GetSet" << endl; return ss;}int main(){ for (auto &n : getSet()) cout << n << endl;}输出为：
GetSet123456请按任意键继续. . .可以看出， 如果冒号后面的表达式是一个函数调用时，函数仅会被调用一次。
最后来看看用基于范围的for循环迭代时修改容器会出现什么情况？
vector<int> vec = { 1, 2, 3, 4, 5, 6 };int main(){ for (auto &n : vec) { cout << n << endl; vec.push_back(7); }}上述代码在遍历vector时，在容器内插入一个元素7，运行上述代码程序崩溃了
究其原因还是由于在遍历容器的时候，在容器中插入一个元素导致迭代器失效了，因此，基于范围的for循环和普通的for循环一样，在遍历的过程中如果修改容器，会造成迭代器失效，（有关迭代器失效的问题请参阅C++ primer这本书，写的很详细）也就是说基于范围的For循环的内部实现机制还是依赖于迭代器的相关实现。
自定义的类实现基于范围的for
上面说了这么多的基于范围的For的用法和使用细节，但是这些用法都用来遍历C++提供的一些数组，容器类，是否可以遍历自定义的类呢？比如在python中for可以有这种用法：for(i in range(1,10))，遍历1到10的多有元素，我们是否可以自定义一个Range类来实现相关的操作呢？答案是肯定的，下面来通过这个Range类的实现看下如果为自定义的类实现基于范围的For。
由于基本范围的For不需要明确指定遍历的开始和结束范围，但是在内部实现上依赖于自定义类提供的begin和end方法，此外还需要一个自定义的迭代器对象来负责范围的取值。看下面的例子：
class Myiterator{public: Myiterator(int val) :_value(val){} bool operator!=(const Myiterator& other) const { return this->_value != other._value; } const int & operator*() { return _value; } int& operator++() { return ++_value; }private: int _value;};class Range{public: Range(int begin, int end) :__begin(begin), __end(end){} Myiterator& begin(){ return Myiterator(__begin); } Myiterator& end(){ return Myiterator(__end); }private: int __begin; int __end;};int main(){ for (auto i : Range(1, 10)) cout << i << " ";}输出为：1 2 3 4 5 6 7 8 9 请按任意键继续. . .，可见，对于自定义的Range类我们可以用估计与范围的For循环来遍历，如果要实现Range(1,10,2)也就是带步长的Range的话只需要将其迭代器的++操作符改写，_value+=2即可。
也可将上述代码改写成模板类型，但是这部分模板值适用于数值类型，如果要适合其他自定义的类，需要各位自己去改写迭代器的相关代码，是的其能够支持自定义类的++，*，！操作。各位大牛执行实现吧。
template <typename T>class Myiterator{public: Myiterator(T val) :_value(val){} bool operator!=(const Myiterator<T>& other) const { return this->_value != other._value; } const T & operator*() { return _value; } T operator++() { return ++_value; }private: T _value;};template<typename T>class Range{public: Range(T begin, T end) :__begin(begin), __end(end){} Myiterator<T>& begin() { return Myiterator<T>(__begin); } Myiterator<T>& end() { return Myiterator<T>(__end); }private: T __begin; T __end;};int main(){ for (auto i : Range<int>(1, 10)) cout << i << " ";}因此归纳总结，为了给自定义的类实现基于范围的For的步骤如下：
1、定义自定义类的迭代器 //这里的迭代器是广义的迭代器，指针也属于该范畴。
2、该类型拥有begin() 和 end() 成员方法，返回值为迭代器（或者重载全局的begin() 和 end() 函数也可以） 。
3、自定义迭代器的 != 比较操作 。
4、自定义迭代器的++ 前置自增操作，显然该操作要是迭代器对象指向该容器的下一个元素 。
5、自定义迭代器* 解引用操作，显然解引用操作必须容器对应元素的引用，否则引用遍历时将会出错
- EOF -
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