基于范围的声明的正确样式

Question

This question 提到了 C++11 基于范围的 for 的明显惯用用法。

for (auto& elem: container) {
  // do something with elem
}

不过，我一直怀疑您应该使用哪种参考。输入迭代器可能返回右值。虽然auto 引入的隐式类型可以推导出为const，它会绑定到一个右值，但这似乎不会发生。

使用完美转发的最佳一般做法是什么？

for (auto && elem: container) {
  // do something with elem
}

我认为这里没有缺点，但它看起来有点太可爱了。也许我还没有写足够多的 C++11。

Answer 1

首先，关于如何使用auto 的一些一般性建议并不特定于 range-for。 auto&& 如果初始值设定项是引用临时值的 xvalue，则可能会出现问题，因为在这种情况下可能不会应用生命周期延长。说得更简单，用代码：

// Pass-through identity function that doesn't construct objects
template<typename T>
T&&
id(T&& t)
{ return std::forward<T>(t); }

// Ok, lifetime extended
// T {} is a prvalue
auto&& i = T {};

T* address = &i;

// Still ok: lifetime of the object referred to by i exceed that of j
// id(whatever) is an xvalue
auto&& j = id(std::move(i));

// No other object is involved or were constructed,
// all those references are bound to the same object
assert( &j == address );

// Oops, temporary expires at semi-colon
// id(whatever) is an xvalue, again
auto&& k = id(T {});

这里发生了一些可疑的事情的重要线索是id 的返回类型为T&&。如果它返回T，那么id(whatever) 将是prvalue，并且返回的临时值将延长其生命周期（但这将涉及构造）。

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除此之外，当涉及到 range-for 时，尽管您必须记住 for(auto&& ref: init) { /* body */ } 被指定为大致相当于以下内容（忽略一些在这里无关紧要的细节）：

{
    using std::begin;
    using std::end;
    auto&& range = init;
    for(auto b = begin(range), e = end(range); b != e; ++b) {
        auto&& ref = *b;
        /* body */
    }
}

我们现在需要问自己，如果 *b 是一个 xvalue（即迭代器类型有一个 operator* 返回 value_type&&，就像 std::move_iterator<Iterator> 的情况一样）怎么办？然后它必须引用一个将比ref 寿命更长的对象，因为auto&& ref = *b; 行不涉及临时对象。因此它是安全的。否则，如果*b 是纯右值（即，对于某些对象类型T，迭代器类型有一个operator* 返回T），那么临时的生命周期将在循环体的其余部分得到延长。在所有情况下，您都是安全的（*b 是左值的情况留给读者作为练习）。

我个人大量使用auto&&，有或没有range-for。但我每次都会问自己，初始化器是否是一个 xvalue，如果是，所引用的生命周期是多少。