c++ - range-for 迭代器类是如何工作的？

Question

我知道这段代码是如何工作的:

std::vector<int> sth;
for (auto const & elem : sth) { }

但是，这段代码对我来说很神秘:

namespace fs = std::filesystem;
for(auto & file : fs::directory_iterator("some/path"))
    std::cout << file << std::endl;

这个类 (std::filesystem::directory_iterator) 是如何工作的，它使我能够遍历整个容器？据我所知，range-for 的工作方式如下:

// given "container"
for(auto it = std::begin(container); it != std::end(container); it++)
{
}

如果在这里将 directory_iterator 作为 container 传递怎么可能？

Answer 1

基于范围的 for 是传统 for 循环的语法糖

它所做的只是在一个范围内执行一个 for 循环。

它与传统的 for 循环在一定范围内运行的值(例如容器中的所有元素)等价，更具可读性。

在幕后，编译器会将基于范围的 for 循环转换为如下内容:

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

begin_expr 和end_expr 定义如下:

• 如果range_expression是一个array类型的表达式，那么begin_expr就是__range 和 end_expr 是 (__range + __bound)，其中 __bound 是数组中元素的个数(如果数组有未知大小或类型不完整，程序格式错误)

• 如果 range_expression 是一个类类型 C 的表达式，它有一个名为 begin 和/或名为 end 的成员(无论此类成员的类型或可访问性如何)，则 begin_expr 是 __range.begin( ) 和 end_expr 是 __range.end();

• 否则，begin_expr为begin(__range)，end_expr为end(__range)，通过依赖于参数的查找找到它们(不执行非 ADL 查找)。

std::filesystem::directory_iterator

在 directory_iterator 的情况下，它是上面的第三个选项，因为它有 begin and end允许它在基于范围的 for 循环中使用的非成员函数。