C++ 语言特性 15 - 基于范围的 For 循环

1.  C++11的 for 循环

//C++11的for循环语法
for (declaration : range_expression) {
    // loop body
}

//declaration：声明一个变量，该变量在每次迭代中被初始化为序列中的下一个值。
//range_expression：一个表达式，它返回一个迭代器范围，通常是容器或数组。


//例子1
#include <vector>
#include <string>

std::vector<std::string> fruits = {"apple", "banana", "cherry"};
for (const std::string& fruit : fruits) {
    std::cout << fruit << std::endl;
}

//例子2
int myArray[] = {1, 2, 3, 4, 5};
for (int x : myArray) {
    std::cout << x << std::endl;
}

//例子3 
#include <map>
#include <iostream>

std::map<std::string, int> ages = {
    {"Alice", 30},
    {"Bob", 25},
    {"Charlie", 35}
};

for (const auto& pair : ages) {
    std::cout << pair.first << " is " << pair.second << " years old." << std::endl;
}

2. C++ 20中的 for 循环

//C++20 
for ( init-statement for-range-declaration : for-range-expression ) {
    loop-statement;
}
//init-statement：在循环开始之前执行的语句，可以用于初始化变量或执行其他操作
//for-range-declaration：可以是变量声明，也可以是类型定义（C++20新特性）

//例子1 
int total = 0;
for (auto n = 10; auto x : std::vector<int>{1, 2, 3, 4, 5}) {
    total += x * n;
}
std::cout << "Total: " << total << std::endl; // 输出 Total: 70


//例子2
//**********************************************************
#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
#include <map>

int main() {
    std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};
    for (auto x : v) {
        std::cout << x << " ";
    }
    std::cout << "\n";

    std::map<std::string, int> m = {{"Alice", 30}, {"Bob", 25}, {"Charlie", 35}};
    for (const auto& [name, age] : m) {
        std::cout << name << ": " << age << "\n";
    }

    for (auto n = 3; auto i : std::vector<int>{0, 1, 2, 3}) {
        std::cout << n * i << " ";
    }
    std::cout << "\n";

    for (using elem_t = int; elem_t i : std::vector<elem_t>{1, 2, 3}) {
        std::cout << i << " ";
    }
    std::cout << "\n";

    return 0;
}

3. 如何在自定义类中支持基于范围的for循环 

        为了在自定义类中支持基于范围的 for 循环，需要确保自定义类可以被迭代。这通常意味着需要提供 begin() 和 end() 方法，这样标准库的 std::begin 和 std::end 就可以使用这些方法来获取迭代器。

1. 定义迭代器：为自定义类定义一个迭代器，这个迭代器至少需要支持 ++、* 和 != 操作。

2. 提供 begin() 和 end() 方法：在自定义类中提供 begin() 和 end() 方法，它们分别返回指向第一个元素和末尾的迭代器。

3. （可选）支持 const 迭代器：如果希望自定义类在 const 上下文中也能被迭代，应该提供 const 版本的 begin() 和 end() 方法。

#include <iostream>
#include <vector>

class MyRange {
private:
    std::vector<int> data_;

public:
    // 构造函数
    MyRange(std::initializer_list<int> list) : data_(list) {}

    // 返回到开始的迭代器
    auto begin() {
        return data_.begin();
    }

    // 返回到结束的迭代器
    auto end() {
        return data_.end();
    }

    // const 迭代器版本
    auto begin() const {
        return data_.begin();
    }

    auto end() const {
        return data_.end();
    }
};

int main() {
    MyRange range({1, 2, 3, 4, 5});

    // 使用基于范围的for循环
    for (const int& value : range) {
        std::cout << value << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}