除了 increment 语句外，如何制作 for 循环变量 const？

Question

考虑一个标准 for 循环：

for (int i = 0; i < 10; ++i) 
{
   // do something with i
}

我想防止变量i在for循环体中被修改。

但是，我不能声明i，const因为这会使增量语句无效。有没有办法在增量语句之外创建i一个const变量？

Answer 1

从 c++20 开始，您可以像这样使用range::views::iota：

for (int const i : std::views::iota(0, 10))
{
   std::cout << i << " ";  // ok
   i = 42;                 // error
}

这是一个演示。

从 c++11 开始，您还可以使用以下技术，该技术使用 IIILE（立即调用的内联 lambda 表达式）：

int x = 0;
for (int i = 0; i < 10; ++i) [&,i] {
    std::cout << i << " ";  // ok, i is readable
    i = 42;                 // error, i is captured by non-mutable copy
    x++;                    // ok, x is captured by mutable reference
}();     // IIILE

这是一个演示。

请注意，这[&,i]意味着i由非可变副本捕获，其他所有内容均由可变引用捕获。该();在循环的结束只是意味着该拉姆达立即调用。

Answer 2

对于喜欢 Cigien 的std::views::iota答案但不在 C++20 或更高版本中工作的任何人来说，实现std::views::iota兼容c++11或更高版本的简化和轻量级版本是相当简单的。

它只需要：

• 一个基本的“ LegacyInputIterator ”类型（定义operator++和 的东西operator*）包装一个整数值（例如 an int）
• 一些具有begin()并end()返回上述迭代器的“范围”类类。这将允许它在基于范围的for循环中工作

一个简化的版本可能是：

#include <iterator>

// This is just a class that wraps an 'int' in an iterator abstraction
// Comparisons compare the underlying value, and 'operator++' just
// increments the underlying int
class counting_iterator
{
public:
    // basic iterator boilerplate
    using iterator_category = std::input_iterator_tag;
    using value_type = int;
    using reference  = int;
    using pointer    = int*;
    using difference_type = std::ptrdiff_t;

    // Constructor / assignment
    constexpr explicit counting_iterator(int x) : m_value{x}{}
    constexpr counting_iterator(const counting_iterator&) = default;
    constexpr counting_iterator& operator=(const counting_iterator&) = default;

    // "Dereference" (just returns the underlying value)
    constexpr reference operator*() const { return m_value; }
    constexpr pointer operator->() const { return &m_value; }

    // Advancing iterator (just increments the value)
    constexpr counting_iterator& operator++() {
        m_value++;
        return (*this);
    }
    constexpr counting_iterator operator++(int) {
        const auto copy = (*this);
        ++(*this);
        return copy;
    }

    // Comparison
    constexpr bool operator==(const counting_iterator& other) const noexcept {
        return m_value == other.m_value;
    }
    constexpr bool operator!=(const counting_iterator& other) const noexcept {
        return m_value != other.m_value;
    }
private:
    int m_value;
};

// Just a holder type that defines 'begin' and 'end' for
// range-based iteration. This holds the first and last element
// (start and end of the range)
// The begin iterator is made from the first value, and the
// end iterator is made from the second value.
struct iota_range
{
    int first;
    int last;
    constexpr counting_iterator begin() const { return counting_iterator{first}; }
    constexpr counting_iterator end() const { return counting_iterator{last}; }
};

// A simple helper function to return the range
// This function isn't strictly necessary, you could just construct
// the 'iota_range' directly
constexpr iota_range iota(int first, int last)
{
    return iota_range{first, last};
}

我已经在上面定义了constexpr它支持的地方，但是对于像 C++11/14 这样的早期 C++ 版本，您可能需要删除constexpr在这些版本中不合法的地方。

上面的样板使以下代码能够在 C++20 之前的版本中工作：

for (int const i : iota(0, 10))
{
   std::cout << i << " ";  // ok
   i = 42;                 // error
}

优化时将生成与C++20std::views::iota解决方案和经典for-loop 解决方案相同的程序集。

这适用于任何符合 C++11 的编译器（例如像 的编译器gcc-4.9.4），并且仍然生成与基本for-loop 对应物几乎相同的程序集。

注意：该iota辅助函数仅仅是特征奇偶与C ++ 20std::views::iota溶液; 但实际上，您也可以直接构造一个iota_range{...}而不是调用iota(...). 如果用户希望将来切换到 C++20，前者只是提供了一个简单的升级路径。

Answer 3

亲吻版本...

for (int _i = 0; _i < 10; ++_i) {
    const int i = _i;

    // use i here
}

如果您的用例只是为了防止意外修改循环索引，那么这应该会使这样的错误显而易见。（如果你想防止故意修改，好吧，祝你好运......）

Answer 4

您不能在接受 i 作为常量的函数中移动 for 循环的部分或全部内容吗？

它不如提出的某些解决方案最优，但如果可能的话，这很容易做到。

编辑：只是一个例子，因为我往往不清楚。

for (int i = 0; i < 10; ++i) 
{
   looper( i );
}

void looper ( const int v )
{
    // do your thing here
}

Answer 5

如果您无权访问c++20，则使用函数进行典型改造

#include <vector>
#include <numeric> // std::iota

std::vector<int> makeRange(const int start, const int end) noexcept
{
   std::vector<int> vecRange(end - start);
   std::iota(vecRange.begin(), vecRange.end(), start);
   return vecRange;
}

现在你可以

for (const int i : makeRange(0, 10))
{
   std::cout << i << " ";  // ok
   //i = 100;              // error
}

（见演示）

更新：受@Human-Compiler评论的启发，我想知道给出的答案在性能情况下是否有任何差异。事实证明，除了这种方法之外，所有其他方法都令人惊讶地具有相同的性能（对于范围[0, 10)）。这种std::vector方法是最糟糕的。

（见在线快速工作台）

Answer 6

这是一个 C++11 版本：

for (int const i : {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10})
{
    std::cout << i << " ";
    // i = 42; // error
}

这是现场演示

Answer 7

#include <cstdio>
  
#define protect(var) \
  auto &var ## _ref = var; \
  const auto &var = var ## _ref

int main()
{
  for (int i = 0; i < 10; ++i) 
  {
    {
      protect(i);
      // do something with i
      //
      printf("%d\n", i);
      i = 42; // error!! remove this and it compiles.
    }
  }
}

注意：我们需要嵌套作用域，因为语言中有一个惊人的愚蠢：在for(...)头文件中声明的变量被认为与在{...}复合语句中声明的变量处于同一嵌套级别。这意味着，例如：

for (int i = ...)
{
  int i = 42; // error: i redeclared in same scope
}

什么？我们不是刚打开一个花括号吗？此外，它是不一致的：

void fun(int i)
{
  int i = 42; // OK
}