作者poyenc (髮箍)
看板C_and_CPP
標題Re: [問題] (C++ Primer)有關auto &的疑問
時間Sat Dec 8 01:36:03 2018
※ 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
--
※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 123.193.76.85
※ 文章網址: https://webptt.com/m.aspx?n=bbs/C_and_CPP/M.1544204166.A.F9A.html
1F：推 TyrionLannis: 感謝!排版跟解釋都很清楚! 12/08 09:49
2F：→ TyrionLannis: 另外想請問，所以auto &跟auto 兩個回傳的結果不同 12/08 09:50
3F：→ TyrionLannis: (前者陣列，後者指標)背後的機制大概是什麼，是類似 12/08 09:52
int i =
0;
auto vi = i;
// auto deduced to int, vi's type is int
auto& ri = i;
// auto deduced to int, ri's type is int&
auto pi = &i;
// auto deduced to int*, pi's type is int*
auto* pi2 = &i;
// auto deduced to int, pi2's type is int*
auto 是起到佔位的作用, 佔的部分由編譯器幫你推導型別, 由於
auto& 佔的部分變少, 所以不管
auto 的部分編譯器怎麼填, 最後
物件的型別還是參考. 但是 array 並不像其他內建型別一樣可以當
左值:
int array[
5];
int other_array[
10];
array = other_array;
// error
auto pa = array;
// auto deduced to int*, pa's type is int*
auto& ra = array;
// auto deduced to int[5], ra's type is int(&)[5]
所以當你單純想用
auto 來接陣列時, 會發生 array-to-pointer
轉換, 對型別為 T[N] 的陣列 A 而言, 得到的值會是 &A[
0], 型別
則是 T*
(T 可能包含 const)
4F：推 TyrionLannis: ?另外如果算是C++新手太鑽這些點會不會沒什麼幫助QQ 12/08 09:57
不會, 需要鑽的東西太多了
5F：→ sarafciel: 原PO你先把C++的reference搞懂吧 12/08 10:08
可以用
C++ Insights 來看 range-based for 展開的模樣:
link: https://cppinsights.io
※ 編輯: poyenc (123.193.76.85), 12/10/2018 01:52:22