为什么必须在基于范围的 for 循环中使用引用答案

【问题标题】：Why must use reference in ranged-based for loops为什么必须在基于范围的 for 循环中使用引用
【发布时间】：2016-04-01 08:33:42
【问题描述】：

我被困在 C++ Primer 中的一段代码中，并且思考了 1 个多小时。代码是

for (auto row : ia)//should use &row here
   for (auto col : row)

对它的解释是

我们这样做是为了避免正常的数组到指针的转换。因为 row 不是引用，当编译器初始化行，它将转换每个数组元素（就像任何其他数组类型的对象一样）指向该数组的第一个元素的指针。结果，在这个循环中，行的类型是诠释*。内部 for 循环是非法的。尽管我们的意图，该循环试图迭代一个 int*。

我知道这与每次执行 for(auto col:row) 时的迭代有关。我无法理解

我们这样做是为了避免正常的数组到指针的转换"

我们为外循环传入的“ia”是什么形式的？它应该是指向其第一个元素地址的指针而不是“具体”数组吗？那么内循环有什么问题呢？我认为它应该是与外循环相同的机制。我无法理解问答上的帖子。有人请赐教...我的理解有什么问题...也欢迎一个好的链接！提前谢谢了！

ia 的声明是

constexpr size_t rowCnt = 3, colCnt = 4;
int ia[rowCnt][colCnt]; // 12 uninitialized elements
// for each row
  for (size_t i = 0; i != rowCnt; ++i) {
// for each column within the row
    for (size_t j = 0; j != colCnt; ++j) {
// assign the element's positional index as its value
        ia[i][j] = i * colCnt + j;
    }
}

【问题讨论】：

标签： c++ arrays loops

【解决方案1】：

基于范围的 for 循环基于 begin 和 end 函数，它们不适用于 T*，但适用于 T[N]。

实现：

for ( range_declaration : range_expression ) loop_statement

大致如下：

{
    auto && __range = range_expression ; 
    for (auto __begin = begin_expr,
        __end = end_expr; 
        __begin != __end; ++__begin) { 
        range_declaration = *__begin; 
        loop_statement 
    } 
}

由于在外部 for 循环中数组会衰减为带有 auto row 的指针，因此内部 for 循环将变为非法。

【讨论】：

【解决方案2】：

一般来说，基于范围的 for 循环声明为：

 for ( decl : coll ) {
 statement }

如果 coll 提供 begin() 和 end() 成员，则等效于以下内容：

    for (auto _pos=coll.begin(), _end=coll.end(); _pos!=_end; ++_pos ) 
   {  
      decl = *_pos; 
       statement 
    }

或者，如果不匹配，则使用全局 begin() 和 end() 以 coll 作为参数：

for (auto _pos=begin(coll), _end=end(coll); _pos!=_end; ++_pos )
 { 
    decl = *_pos; 
    statement 
 }

现在看decl = *_pos;这一行，这里每次编译器初始化 dec 时，它都会将每个数组元素（与任何其他数组类型的对象一样）转换为指向该数组第一个元素的指针。

在您的情况下，原始类型将是 int*，在该类型上下一个 for 循环无法工作，因此它变得非法。

【讨论】：

谢谢！我认为你的解释对我来说是最容易理解的。n
本质上是正确的，但等效代码首先评估容器表达式：auto && coll_expr = coll;。此后使用 coll_expr。这使得远程基础可以很好地与例如返回向量的函数。
@NirFriedman 感谢您指出这一点！尽管我目前无法理解您在说什么。但是我从他的示例插图中很容易地得到了我想要的东西，所以我接受了他的回答。以后当我读完这本书时，我可能会明白所有这些事情！感谢所有的努力！

【解决方案3】：

Range based for 循环适用于具有成员函数begin 和end 的array type 或user defined type。

通过array-to-pointer decay rule，当您将array 传递给采用pointer 的函数时，数组衰减为指针
但是当您使用**reference** 的模板时，模板类型会被推断为array type：

template<typename T>
void foo(T&);

int main() {
    int ia[2][2] = {{0,1}, {2,3}};

    auto row_val = ia[0]; //int*
    auto& row_ref = ia[0]; //int [2]

    foo(row_val); //void foo<int*>(int*&)
    foo(row_ref); //void foo<int [2]>(int (&) [2])      
}

在这里您可以看到（从它创建的错误！！）为 row_val 和 row_ref 推断的类型不同

row_val ==> int*
row_ref ==> int [2]

您必须使用for(auto& row: ia)，因为row 现在是array type 而不是pointer。因此您可以使用内部循环for (auto col : row)。

【讨论】：