【C/C++】范围for循环

📘 C++ 范围 for 循环详解（Range-based for loop）

一、什么是范围 for 循环？

范围 for 循环（Range-based for loop） 是 C++11 引入的一种简化容器/数组遍历的方式。它通过自动调用容器的 begin() 和 end() 方法，实现对每个元素的遍历，无需手动管理索引或迭代器。

二、语法格式

for (declaration : expression) {
    // 循环体
}

• declaration：用于声明当前遍历的元素（可使用 auto 自动推导类型）
• expression：表示要遍历的容器或数组

三、基本原理

✅ 自动调用 begin() 和 end()

范围 for 循环会自动调用容器的 begin() 和 end() 方法，获取起始和结束迭代器，然后依次遍历每个元素。

示例说明：

std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};

for (int num : numbers) {
    std::cout << num << " ";
}

✅ 等价于传统写法：

std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};

for (auto it = numbers.begin(); it != numbers.end(); ++it) {
    int num = *it;
    std::cout << num << " ";
}

四、适用对象

范围 for 循环适用于以下对象：

五、优点

六、局限性

七、代码示例

1. 遍历数组

int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};

for (int num : arr) {
    std::cout << num << " ";
}
// 输出: 1 2 3 4 5

2. 遍历 std::vector

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> nums = {10, 20, 30, 40, 50};

    for (auto num : nums) {
        std::cout << num << " ";
    }
    // 输出: 10 20 30 40 50
    return 0;
}

3. 遍历 std::map

#include <iostream>
#include <map>

int main() {
    std::map<std::string, int> scores = {
        {"Alice", 95},
        {"Bob", 80},
        {"Charlie", 88}
    };

    for (const auto &pair : scores) {
        std::cout << pair.first << ": " << pair.second << std::endl;
    }
    return 0;
}

输出：

Alice: 95
Bob: 80
Charlie: 88

4. 遍历 std::string

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string str = "Hello";

    for (char c : str) {
        std::cout << c << " ";
    }
    // 输出: H e l l o
    return 0;
}

5. 使用引用修改元素

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> nums = {1, 2, 3, 4, 5};

    for (auto &num : nums) {
        num *= 2;  // 修改原容器中的值
    }

    for (auto num : nums) {
        std::cout << num << " ";
    }
    // 输出: 2 4 6 8 10
    return 0;
}

6. 使用 auto 自动推导类型

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<std::string> names = {"Tom", "Jerry", "Spike"};

    for (const auto &name : names) {
        std::cout << name << std::endl;
    }
    return 0;
}

八、常见错误与修正

九、性能与安全建议

十、通俗类比

你可以把范围 for 循环理解为：

for (auto &item : shopping_list) {
    std::cout << "Buy: " << item << std::endl;
}

• shopping_list 是你要遍历的容器
• item 是当前遍历到的元素
• 循环自动帮你“取出”每一个物品，不需要你手动操作索引或指针

十一、术语对照表

十二、设计建议

十三、总结