范围for循环

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在C++中，范围for循环（range-based for loop） 是C++11引入的特性，专门用于便捷地遍历容器（如vector、list）、原生数组或其他可迭代对象中的所有元素，大幅简化了遍历代码的写法。

基本语法

范围for循环的核心是“遍历整个范围的元素”，语法格式如下：

for (元素类型 变量名 : 可迭代对象) {
    // 循环体（使用变量名访问当前元素）
}

• 元素类型：当前遍历元素的类型（可使用auto自动推导，更简洁）。
• 变量名：用于接收当前遍历到的元素（相当于“临时变量”）。
• 可迭代对象：需要遍历的容器（如vector）、数组、字符串（string）等（本质是支持begin()和end()迭代器的对象）。

工作原理

范围for循环本质上是通过迭代器实现的：编译器会自动调用可迭代对象的begin()和end()方法，获取遍历的起始和结束位置，然后依次取出每个元素赋值给循环变量，直到遍历结束。

简单说：无需手动控制索引或迭代器，自动遍历所有元素。

常用场景与示例

1. 遍历原生数组

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int arr[] = {10, 20, 30, 40, 50};
    
    // 遍历数组中的每个元素（用auto自动推导类型为int）
    for (auto num : arr) {
        cout << num << " ";  // 输出：10 20 30 40 50
    }
    return 0;
}

2. 遍历STL容器（如vector）

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

int main() {
    vector<string> fruits = {"apple", "banana", "cherry"};
    
    // 遍历vector中的字符串
    for (const auto& fruit : fruits) {  // 用const&避免拷贝，提高效率
        cout << fruit << " ";  // 输出：apple banana cherry
    }
    return 0;
}

3. 修改容器中的元素（需用引用&）

如果需要在循环中修改原容器的元素，必须用引用（&） 接收元素（否则只是修改临时变量，不影响原容器）。

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

int main() {
    vector<int> nums = {1, 2, 3, 4};
    
    // 用引用&接收元素，修改会影响原vector
    for (auto& num : nums) {
        num *= 2;  // 每个元素乘以2
    }
    
    // 再次遍历查看结果
    for (auto num : nums) {
        cout << num << " ";  // 输出：2 4 6 8
    }
    return 0;
}

注意:

1. 不能修改容器大小：循环过程中禁止添加（如push_back）或删除（如erase）元素，否则会导致迭代器失效，引发未定义行为。

   vector<int> v = {1,2,3};
   for (auto x : v) {
       v.push_back(4);  // 错误！修改容器大小会导致循环异常
   }

2. auto的使用：推荐用auto自动推导元素类型，减少代码冗余（尤其容器元素类型复杂时，如map<int, string>的元素类型是pair<const int, string>）。

3. const与引用的配合：遍历常量容器（如const vector<int>）或不需要修改元素时，用const auto&可以避免元素拷贝，提升性能。

与传统for循环的对比

传统for循环需要手动控制索引或迭代器，代码较繁琐；范围for循环更简洁、可读性更高。

例如遍历vector<int> v：

• 传统循环（索引）：

  for (int i = 0; i < v.size(); ++i) {
      cout << v[i] << " ";
  }

• 传统循环（迭代器）：

  for (auto it = v.begin(); it != v.end(); ++it) {
      cout << *it << " ";
  }

• 范围for循环：

  for (auto x : v) {
      cout << x << " ";
  }