n={0,1,...,n-1} 在 C++ 中

Question

自然数 n 的正式定义（在集合论中）如下：

• 0 是空集
• 1 = {0}
• n = {0,1,...,n-1}

如果允许我这样做，我认为这会使一些 C++ 代码更简单：

for (int n : 10)
    cout << n << endl;

它打印了从 0 到 9 的数字。

所以我尝试执行以下操作，但无法编译：

#include <iostream>
#include <boost/iterator/counting_iterator.hpp>


    boost::counting_iterator<int> begin(int t)
    {
        return boost::counting_iterator<int>(0);
    }

    boost::counting_iterator<int> end(int t)
    {
        return boost::counting_iterator<int>(t);
    }



int main() 
{
    for (int t : 10)
        std::cout << t << std::endl;

    return 0;
}

关于如何实现这一点的任何建议？使用 clang++ 时出现以下错误：

main.cpp:22:20: error: invalid range expression of type 'int'; no viable 'begin' function available
        for (int t : 10)
                ^ ~~

但我认为我应该被允许这样做！ :)

编辑：我知道如果我在 for 循环中添加单词“范围”（或其他单词），我可以“伪造”它，但我想知道是否可以这样做没有。

Answer 1

这是不可能的。来自draft of the C++ 14 standard 的第 6.5.4 节（但 C++11 将非常相似）

begin-expr和end-expr确定如下：

(1.1) — 如果 _RangeT 是数组类型，[...];

嗯，这个显然不适用。 int 不是数组

(1.2) — 如果 _RangeT 是类类型，[...]

不，这也不适用。

(1.3) — 否则，begin-expr 和 end-expr 分别为 begin(__range) 和 end(__range)，

哦！这看起来很有希望。您可能需要将 begin 和 end 移动到全局命名空间中，但仍然...

在哪里begin 和 end 在关联的命名空间 (3.4.2) 中查找。 [注：普通不合格查找（3.4.1） 不执行。 ——尾注]

（强调我的）。打扰！没有与 int 关联的任何命名空间。具体来说，从第 3.4.2 节

——如果 T [在我们的例子中是int] 是一个基本类型，那么它关联的命名空间和类集都是空的。

唯一的解决方法是编写一个具有合适的开始和结束方法的类range。然后你可以写出非常pythonic：

for (int i : range(5))

Answer 2

如果您查看 the cppreference page for range-based for loops，或者更好的是标准的相关部分 ([stmt.ranged]p1)，您会看到它如何确定用于循环的 begin_expr。与int 相关的是

(1.3) 否则，begin-expr 和 end-expr 分别为 begin(__range) 和 end(__range)，其中 begin 和 end 在关联中查找命名空间 ([basic.lookup.argdep])。 [ 注意：不执行普通的非限定查找 ([basic.lookup.unqual])。 — 尾注 ]

（强调添加）

不幸的是，对于用例，对于int 等基本类型，依赖于参数的查找永远不会返回任何内容。

相反，您可以声明一个类作为范围表达式，并为其提供begin 和end 方法：

struct Range {
    using value_type = unsigned int;
    using iterator = boost::counting_iterator<value_type>;

    unsigned int max;

    iterator begin() const
    {
        return iterator(0);
    }

    iterator end() const
    {
        return iterator(max);
    }
};

对此类的潜在改进包括：

• 制作begin 和end 方法constexpr（这需要编写您自己的boost::counting_iterator 版本，或者让Boost 制作他们的版本constexpr）
• 添加用户定义的文字选项，如Range operator""_range
• 使其适用于 unsigned int 以外的类型。

live demo

Answer 3

只是为了好玩...

您已标记此问题 C++14，因此您可以使用 std::integer_sequence 和 std::make_integer_sequence。

如果自然数是已知的编译时间（如您的示例中的10），您可以编写一个简单的constexpr 函数getArray()（使用辅助函数getArrayH）从以下值中获取std::array零到N-1

template <typename T, T ... Vals>
constexpr std::array<T, sizeof...(Vals)>
   getArrayH (std::integer_sequence<T, Vals...> const &)
 { return { { Vals... } }; }

template <typename T, T Val>
constexpr auto getArray ()
 { return getArrayH(std::make_integer_sequence<T, Val>{}); }

并称之为

for ( auto const & i : getArray<int, 10>() )

以下是一个完整的工作示例

#include <array>
#include <utility>
#include <iostream>

template <typename T, T ... Vals>
constexpr std::array<T, sizeof...(Vals)>
   getArrayH (std::integer_sequence<T, Vals...> const &)
 { return { { Vals... } }; }

template <typename T, T Val>
constexpr auto getArray ()
 { return getArrayH(std::make_integer_sequence<T, Val>{}); }

int main ()
 {
   for ( auto const & i : getArray<int, 10>() )
      std::cout << i << std::endl;
 }

Answer 4

你可以使用一些接近你想要的语法，但你需要一个包含你想要迭代的数字的数组。

int a[] = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
for (int n : a)
    std::cout << n << std::endl;

http://en.cppreference.com/w/cpp/language/range-for

编辑：要创建数组而不声明每个值，您可以检查这个问题：Is there a compact equivalent to Python range() in C++/STL