c++ - 内部函数的范围错误

Question

我在使用 C++ 中的 ranged for 时遇到了一点麻烦。我正在尝试使用它在 int 数组 (int[]) 上显示元素，当我在主函数上执行此操作时，它工作得非常好，例如:

int main(int argc, char const *argv[]) {

  int v[] = {3, 4, 6, 9, 2, 1};

  for (auto a : v) {
      std::cout << a << " ";
  }
  std::cout << std::endl;

  return 0;
}

我得到了我想要的和预期的输出:

3 4 6 9 2 1

但是当我尝试在函数内部使用 ranged for 时，事情变得有点奇怪，例如，我遇到了这段代码的问题:

void printList(int *v);

int main(int argc, char const *argv[]) {

  int v[] = {3, 4, 6, 9, 2, 1};

  printList(v);

  return 0;
}

void printList(int *v) {
  for (auto a : v) {
    std::cout << a << " ";
  }
  std::cout << std::endl;
}

对我来说，这与我在 main 中所做的相同，并且使用正常的 for 完全可以正常工作。奇怪的错误如下:

p4.cpp: In function ‘void printList(int*)’:
p4.cpp:15:17: error: ‘begin’ was not declared in this scope
   for (auto a : v) {
                 ^
p4.cpp:15:17: note: suggested alternative:
In file included from /usr/include/c++/5/string:51:0,
                 from /usr/include/c++/5/bits/locale_classes.h:40,
                 from /usr/include/c++/5/bits/ios_base.h:41,
                 from /usr/include/c++/5/ios:42,
                 from /usr/include/c++/5/ostream:38,
                 from /usr/include/c++/5/iostream:39,
                 from p4.cpp:1:
/usr/include/c++/5/bits/range_access.h:105:37: note:   ‘std::begin’
   template<typename _Tp> const _Tp* begin(const valarray<_Tp>&);
                                     ^
p4.cpp:15:17: error: ‘end’ was not declared in this scope
   for (auto a : v) {
                 ^
p4.cpp:15:17: note: suggested alternative:
In file included from /usr/include/c++/5/string:51:0,
                 from /usr/include/c++/5/bits/locale_classes.h:40,
                 from /usr/include/c++/5/bits/ios_base.h:41,
                 from /usr/include/c++/5/ios:42,
                 from /usr/include/c++/5/ostream:38,
                 from /usr/include/c++/5/iostream:39,
                 from p4.cpp:1:
/usr/include/c++/5/bits/range_access.h:107:37: note:   ‘std::end’
   template<typename _Tp> const _Tp* end(const valarray<_Tp>&);
                                     ^

我想知道为什么会发生这个错误，我认为这可能发生的原因是，因为我是数组的指针表示，所以丢失了一些信息，但是为什么会丢失这些信息我不知道.有人深入了解吗？我也在寻找这种替代解决方案:

template <std::size_t len>
void printList(int (&v)[len]) {
  for (int a : v) {
    std::cout << a << " ";
  }
  std::cout << std::endl;
}

效果很好，但如果我使用类似的东西:

template <std::size_t len>
void printList(int (&v)[len]);

int main(int argc, char const *argv[]) {
           .........
}

void printList(int (&v)[len]) {
  for (int a : v) {
    std::cout << a << " ";
  }
  std::cout << std::endl;
}

我得到错误:

p4.cpp:15:25: error: ‘len’ was not declared in this scope
 void printList(int (&v)[len]) {
                         ^
p4.cpp: In function ‘void printList(...)’:
p4.cpp:16:16: error: ‘v’ was not declared in this scope
   for (int a : v) {

为什么会这样？有没有不使用模板格式的简单解决方案？有没有办法可以使用参数作为传递数组和隐式大小信息的方式？

Answer 1

基于范围的 for 循环本质上只是语法糖，即从 cppreference 检索到

for ( range_declaration : range_expression ) loop_statement (until C++20)

for ( init-statement(optional) range_declaration : range_expression ) loop_statement (since C++20)

在功能上等同于:

{
    auto && __range = range_expression ;
    for (auto __begin = begin_expr, __end = end_expr;
            __begin != __end; ++__begin) {
        range_declaration = *__begin;
        loop_statement
    }
}

或者，如果您使用 c++17 或更高版本，这实际上允许 __begin 使用不同的类型和 __end .

{
    init-statement // only since C++20
    auto && __range = range_expression ;
    auto __begin = begin_expr ;
    auto __end = end_expr ;
    for ( ; __begin != __end; ++__begin) {
        range_declaration = *__begin;
        loop_statement
    }
}

在哪里 begin_expr和 end_expr形成如下

1. If range_expression is an expression of array type, then begin_expr is __range and end_expr is (__range + __bound), where __bound is the number of elements in the array (if the array has unknown size or is of an incomplete type, the program is ill-formed)

2. If range_expression is an expression of a class type C that has a member named begin and/or a member named end (regardless of the type or accessibility of such member), then begin_expr is __range.begin() and end_expr is __range.end();

3. Otherwise, begin_expr is begin(__range) and end_expr is end(__range), which are found via argument-dependent lookup (non-ADL lookup is not performed).

---

让我们看看这如何适用于您的案例:

在第一种情况下 v肯定是数组类型的表达式，或者确切地说是 int(&)[6] 类型的表达式, 所以我们使用案例 (1) 其中 __bound = 6等(为简洁起见，省略全部扣除的替代品)

在第二种情况下，当你有一个函数时，v类型为 int*并且由于它不是数组类型，指针也没有成员，我们默认为使用 ADL 的情况 (3)确定要调用的函数 begin(__range)它不会产生指针类型的结果，因此编译器会提示 error: ‘begin’ was not declared in this scope .

第三种情况，你在尝试定义函数模板时出错printList .您必须保留 template<...>您包含在声明中的部分，否则它只是一个函数的定义。这就是为什么编译器会告诉你 error: ‘len’ was not declared in this scope .因此，正确且有效的代码是

template <std::size_t len>
void printList(int (&v)[len]);

int main(int argc, char const *argv[]) {
  int v[] = {3, 4, 6, 9, 2, 1};
  printList(v);
  return 0;
}

template <std::size_t len>
void printList(int (&v)[len]) {
  for (int a : v) {
    std::cout << a << " ";
  }
  std::cout << std::endl;
}

---

其他答案已经在提议使用不同的容器类型，例如 std::array<int, 6>提出一个有效的观点。一定要看看它们，尤其是使用大括号初始化，您几乎可以免费升级到它们。