※ 引述《TyrionLannis (小惡魔)》之銘言：
: 由於不是問程式碼相關的題目，故前面敘述恕刪，最近剛開始看C++ Primer，
: 讀到Ch3多維陣列的部分(P128)，它裡面給了另一種用auto來跑for loop的方式，舉個
: 例子來說:
: int ia[2][2]={1,2,3,4};
: //印出陣列的每個元素值
: for(auto &row : ia)
: for(auto col :row){
: cout<< col << endl;
: }
: 書中註明，auto &row中的&不能省略，否則編譯器會把row轉成一個pointer(指
: 向每列的第一個元素)，跑到第二個loop的時候就變成違法的指令了(原文:That
: loop attempts to iterate over an int*)，所以說一定要要有&才會把row轉成
: 一個一維陣列，然後我就有點不懂為什麼編譯器會這樣做了，畢竟前面講auto的
: 內容好像沒有有提到auto聲明的時候加上reference會造成這種最後type的不同，
: 想請問這是C++的規定還是背後有什麼特別的哲學(或者機制)嗎?
以下提到的資料都可以在 N3242 裡面查詢到. range-based for
顧名思義就是尋訪 range 裡所有元素用的 for, range 範圍是由成
對的迭代器所定義, 最簡單的迭代器是指標:
int array[5] = { 0, 1, 2, 3, 4 };
for (int* p = array; p != (array + 5); ++p) {
cout << *p << " " << endl;
}
上面的例子裡, array (轉型成指標) 是開始迭代器, (array + 5)
則是結束迭代器, 你可以用這兩個迭代器來尋訪陣列. 這邊可以不
指定 p 的型別由編譯器幫我們推導:
// auto is deduced to int*
for (auto p = array; p != (array + 5); ++p) {
cout << *p << " " << endl;
}
然後再來看看 N3242 裡面的 6.5.4.1, range-based for 語句:
for ( for-range-declaration : expression ) statement
等同於下面的寫法:
{
auto && __range = expression;
for ( auto __begin = begin-expr,
__end = end-expr;
__begin != __end;
++__begin ) {
for-range-declaration = *__begin;
statement
}
}
有看到開始和結束迭代器了嗎? 它們就是被用來控制迴圈該跑幾次.
另外雖然 for-range-declaration 只有寫一次, 但它會在迭代中被
用來接 *__begin 的結果. 在 6.5.4.1 最後一段有寫到這些迭代器
從哪裡來:
"... and _RangeT is the type of the expression, and
begin-expr and end-expr are determined as follows:
- if _RangeT is an array type, begin-expr and end-expr
are __range and __range + __bound, respectively,
where __bound is the array bound."
既然有迭代器的求法, 剛剛的迴圈我們也可以試著用
range-based for 來作代換:
// for-range-declaration: auto i
// expression: array
// statement: cout << i << " " << endl;
for (auto i : array) {
cout << i << " " << endl;
}
等同於:
{
auto && __range = array;
for ( auto __begin = __range,
__end = __range + 5;
__begin != __end;
++__begin ) {
auto i = *__begin;
cout << i << " " << endl;
}
}
這邊 auto&& 推導的規則比較特殊, 先不細講. __range 物件被用
來接冒號(:)右邊的敘述 (這個例子為 array), 並且視情況延長生
命周期; 再來因為 array 的型別為 int[5], __begin 的型別被推
導為 int*, __bound 也被決定為 5. auto i 能否放在前面宣告,
取決於它可不可以從 *__begin 初始化而來. 來說結論:
range-based for 中如果無法藉由標準裡提的方法得出開
始/結束迭代器, 或是宣告不合法, 就可能造成編譯錯誤.
你的例子裡, 外層迴圈從 *__begin 拿到的東西是 int(&)[2] (陣
列參考), 原本用 auto& 可以參考到子陣列; 但因為宣告改成 auto
導致先轉型成指標 int* 才傳遞給內層迴圈使用. 內層迴圈因為無
法透過指標來獲取開始/結束迭代器 (資訊不足), 所以報錯.
參考資料:
Draft for C++11 (N3242)
https://bit.ly/2PmiJ6J