C++--范围for循环详解

范围 for 循环是 C++11 引入的语法特性，用于简化遍历容器或数组元素的过程。它比传统 for 循环更简洁安全，特别适合初学者。以下是详细讲解：

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基本语法

for (元素类型 变量名 : 容器/数组) {// 循环体（使用变量名访问当前元素）
}

或使用 auto 自动推断类型：

for (auto 变量名 : 容器/数组) {// 循环体
}

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与普通 for 循环对比

传统遍历向量的方式：

for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); ++it) 
{// 使用 *it 访问元素
}

范围 for 循环更简洁，可读性更强，且不易出错（如避免了迭代器越界等问题）。

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关键特点

1. 自动遍历：无需手动控制索引或迭代器
2. 边界安全：自动处理开始和结束位置，避免越界
3. 简洁性：代码更易读，减少错误

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底层原理

范围 for 循环会遍历给定容器（或数组）中的每一个元素。在每次迭代中，它会将当前元素复制到循环变量中（注意：这里是复制）。如果你希望避免复制，特别是当容器元素较大时，可以使用引用（如 auto& 或 const auto&）。

编译器将范围 for 转换为迭代器操作：

// 原始代码
for (auto x : container) { ... }// 等效的传统代码
for (auto it = begin(container); it != end(container); ++it) {auto x = *it;  // 注意：这里是值拷贝！...
}

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使用示例

示例 1：遍历数组

int numbers[] = {10, 20, 30, 40};// 传统 for 循环
for (int i = 0; i < 4; ++i) {cout << numbers[i] << " ";
}// 范围 for 循环（更简洁！）
for (int num : numbers) {cout << num << " ";
}
// 输出：10 20 30 40

示例 2：遍历 vector

#include <vector>
#include <iostream>
using namespace std;int main() {vector<string> fruits = {"Apple", "Banana", "Cherry"};// 使用 auto 自动推断类型for (auto fruit : fruits) {cout << fruit << " ";}// 输出：Apple Banana Cherry
}

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修改元素（使用引用）

若需修改容器中的元素，需使用引用 &：

vector<int> scores = {80, 90, 70};// 给每个成绩加10分
for (auto& score : scores) {  // 注意 & 符号score += 10;
}// 验证结果
for (auto s : scores) {cout << s << " ";  // 输出：90 100 80
}

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只读场景（使用 const 引用）

当不需要修改元素时，使用 const auto& 避免复制开销：

vector<string> names = {"Alice", "Bob", "Charlie"};// 高效只读访问（尤其对大型对象）
for (const auto& name : names) {cout << name.length() << " ";  // 输出：5 3 7
}

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支持的数据类型

范围 for 循环可用于：

• 原生数组（如 int arr[5]）
• STL 容器（vector, list, map, set 等）
• 自定义类型（需实现 begin() 和 end() 成员函数）
• 初始化列表（如 {1,2,3}）

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注意事项

1. 容器必须支持迭代器：范围 for 循环内部使用迭代器，因此容器必须具有 begin() 和 end() 成员函数，或者是数组。

2. 不能修改容器结构：在范围 for 循环中，不能添加或删除容器中的元素，否则可能导致迭代器失效，引发未定义行为。

3. 元素访问方式：

• 使用 auto：创建元素的副本（适用于基本类型或需要修改但不影响原容器的情况）。

• 使用 auto&：引用元素，可以修改元素（修改会影响原容器）。

• 使用 const auto&：常量引用，只读且避免复制（适用于大对象或只读遍历）。

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经典应用场景

1. 遍历数组/容器处理数据
2. 配合 STL 算法快速操作
3. 处理字符串字符：

   string msg = "Hello";
   for (char c : msg) {cout << c << "-";  // 输出：H-e-l-l-o-
   }
   

建议：在 C++11 及以上版本中，优先使用范围 for 替代传统 for 循环，代码更简洁安全。掌握后你会爱上它！