C++11系列-區(qū)間迭代

在我前面介紹C++11的文章中，我提到C++11將會帶來一些實用的改進。我的意思是它將移除一些不必要的打字和其它影響快速編碼的壁壘。我前面講過的auto關(guān)鍵字就是一個例子；現(xiàn)在我想講一下區(qū)間迭代（range-based for loop）。

區(qū)間迭代的基本語法

近來，基本上所有現(xiàn)代編程語言都有一種對一個區(qū)間寫for循環(huán)的便捷方式。最終，C++也有了相同的概念；你可以給循環(huán)提供一個容器，它幫你迭代。前面我們已經(jīng)在什么是C++11中看到了一些簡單的例子。讓我們回憶一下區(qū)間迭代的樣子：

vectorvec;
vec.push_back(?10?);
vec.push_back(?20?);

for?(int?i?:?vec?)
{
????cout?<<?i;
}

上面代碼打印一個名叫vec的vector的內(nèi)容，用i去捕獲vector里面的值，直至vector的最后。你也可以用auto代替類型便利的迭代復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。例如，迭代一個map:

mapaddress_book;
for?(?auto?address_entry?:?address_book?)
{
????????????cout??<<?address_entry.first?<<?"?<?"?<<?address_entry.second?<<?">"?<<?endl;
}

修改vector的值

假如你想修改你正在迭代的容器的值，或者你想避免拷貝大對象，你可以用引用的變量遍歷。比如，下面的迭代對一個整形vector中每個元素的值加1。

vectorvec;
vec.push_back(?1?);
vec.push_back(?2?);

for?(int&?i?:?vec?)
{
????i++;?//?increments?the?value?in?the?vector
}
for?(int?i?:?vec?)
{
????//?show?that?the?values?are?updated
????cout?<<?i?<<?endl;
}

區(qū)間意味著什么？

Strings,arrays,和所有的STL容器可以被新的區(qū)間迭代方式迭代。但是如果你想讓你自己的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)使用這個新語法怎么辦？

為了使這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可迭代，它必須類似于STL迭代器。

這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)必須要有begin和end方法，成員方法和獨立函數(shù)都行，這兩個方法分別返回開始和結(jié)束的迭代器 迭代器支持*操作符、!=操作符、++方法（前綴形式，成員函數(shù)和獨立函數(shù)都行）

就這些！實現(xiàn)這五個函數(shù)，你就可以有一個支持區(qū)間迭代的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。因為begin、end可以是非成員函數(shù)，你甚至可以適配現(xiàn)有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)而不用實現(xiàn)STL風(fēng)格的迭代器。所有你要做的是創(chuàng)建你自己的支持*、前綴++和!=的迭代器，并且定義好自己的begin、end。

區(qū)間迭代如此NICE。所以我懷疑大部分還不支持STL迭代模型的容器都會想添加某種適配方式以支持區(qū)間迭代。這里有一個小程序演示創(chuàng)建一個支持區(qū)間迭代的迭代器。這個例子里，我創(chuàng)建了一個固定Size是100的IntVector，并且可以被一個叫做Iter的類迭代。

#includeusing?namespace?std;

class?IntVector;

class?Iter
{
????public:
????Iter?(const?IntVector*?p_vec,?int?pos)
????????:?_pos(?pos?)
????????,?_p_vec(?p_vec?)
????{?}

????//?這三個方法組成支持區(qū)間迭代的迭代器的基礎(chǔ)
????bool
????operator!=?(const?Iter&?other)?const
????{
????????return?_pos?!=?other._pos;
????}

????int?operator*?()?const;

????const?Iter&?operator++?()
????{
????????++_pos;
????????return?*this;
????}

????private:
????int?_pos;
????const?IntVector?*_p_vec;
};

class?IntVector
{
????public:
????IntVector?()
????{
????}

????int?get?(int?col)?const
????{
????????return?_data[?col?];
????}
????Iter?begin?()?const
????{
????????return?Iter(?this,?0?);
????}

????Iter?end?()?const
????{
????????return?Iter(?this,?100?);
????}

????void?set?(int?index,?int?val)
????{
????????_data[?index?]?=?val;
????}

????private:
???int?_data[?100?];
};

int
Iter::operator*?()?const
{
?????return?_p_vec->get(?_pos?);
}


int?main()
{
????IntVector?v;
????for?(?int?i?=?0;?i?<?100;?i++?)
????{
????????v.set(?i?,?i?);
????}
????for?(?int?i?:?v?)?{?cout?<<?i?<<?endl;?}
}

注意這段代碼中區(qū)間迭代時，不允許以引用修改IntVector中的元素。這是為了不使代碼變長而影響代碼的主要結(jié)構(gòu)，所以并沒添加返回引用類型的函數(shù)。

區(qū)間迭代提升性能？

在我使用GCC4.6的有限的測試中，我并沒看到區(qū)間迭代相對于標(biāo)準(zhǔn)STL迭代的性能提升，但好像可以和STL中的for_each擁有同樣的性能。

編譯器支持

不幸的是，區(qū)間迭代的編譯器支持的不好。MSVC11以后開始支持，GCC是4.6以后支持。