Как сделать константную переменную цикла for, за исключением оператора увеличения?

Рассмотрим стандартный цикл for:

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

Я хочу предотвратить изменение переменной iв теле forцикла.

Тем не менее, я не могу объявить , iкак constкак это делает приращение заявление недействительным. Есть ли способ , чтобы сделать iс constпеременным вне заявления приращения?

Начиная с C ++ 20, вы можете использовать range :: views :: iota следующим образом:

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

Вот демо .

Начиная с C ++ 11, вы также можете использовать следующую технику, в которой используется IIILE (немедленно вызываемое встроенное лямбда-выражение):

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

Вот демо .

Обратите внимание, что это [&,i]означает, что iэто фиксируется неизменяемой копией, а все остальное фиксируется изменяемой ссылкой. Знак ();в конце цикла просто означает, что лямбда вызывается немедленно.

Для тех, кому нравится std::views::iotaответ Cigien, но не работает на C ++ 20 или выше, довольно просто реализовать упрощенную и облегченную версию std::views::iotaсовместимогоc ++ 11 или выше.

Все, что для этого требуется:

• Базовый тип LegacyInputIterator (что-то, что определяет operator++и operator*), который содержит целое значение (например, int)
• Некий "диапазонный" класс, который имеет begin()и end()возвращает вышеуказанные итераторы. Это позволит ему работать в forциклах на основе диапазона

Упрощенная версия этого может быть:

#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};
}

Я определил выше, constexprгде это поддерживается, но для более ранних версий C ++, таких как C ++ 11/14, вам может потребоваться удалить, constexprесли это не разрешено в этих версиях.

Приведенный выше шаблон позволяет следующему коду работать в версиях до C ++ 20:

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

Что будет генерировать ту же сборку, что и решение C ++ 20, std::views::iotaи классическое forрешение -loop при оптимизации.

Это работает с любыми компиляторами, совместимыми с C ++ 11 (например, с подобными компиляторами gcc-4.9.4), и по-прежнему производит почти идентичную сборку с базовым forаналогом -loop.

Примечание . iotaВспомогательная функция предназначена только для обеспечения паритета функций с std::views::iotaрешением C ++ 20 ; но на самом деле вы также можете напрямую построить iota_range{...}вместо вызова iota(...). Первый вариант представляет собой простой способ обновления, если пользователь желает в будущем перейти на C ++ 20.

Версия KISS ...

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

    // use i here
}

Если ваш вариант использования предназначен только для предотвращения случайного изменения индекса цикла, это должно сделать такую ​​ошибку очевидной. (Если вы хотите предотвратить преднамеренное изменение, что ж, удачи ...)

Не могли бы вы просто переместить часть или все содержимое цикла for в функцию, которая принимает i как константу?

Это менее оптимально, чем некоторые предлагаемые решения, но, если возможно, сделать это довольно просто.

Изменить: просто пример, поскольку я обычно не понимаю.

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

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

Если у вас нет доступа к c ++ 20, типичный макияж с использованием функции

#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;
}

теперь ты мог

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

( См. Демонстрацию )

Обновление : Вдохновленный комментарием @ Human-Compiler , мне было интересно, будут ли данные ответы иметь какое-либо различие в случае производительности. Оказалось, что, за исключением этого подхода, все остальные подходы на удивление имеют одинаковую производительность (для диапазона [0, 10)). std::vectorПодход является наихудшим.

( См. Интерактивную быструю скамью )

А вот версия C ++ 11:

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

Вот живая демонстрация

#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.
    }
  }
}

Примечание: нам нужно вложить область видимости из-за поразительной глупости языка: переменная, объявленная в for(...)заголовке, считается находящейся на том же уровне вложенности, что и переменные, объявленные в {...}составном операторе. Это означает, например, что:

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

Какая? Разве мы не открыли фигурную скобку? Более того, это непоследовательно:

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

Еще не упомянутый здесь простой подход, который работает в любой версии C ++, - это создание функциональной оболочки вокруг диапазона, аналогичной той, что std::for_each происходит с итераторами. Затем пользователь отвечает за передачу функционального аргумента в качестве обратного вызова, который будет вызываться на каждой итерации.

Например:

// A struct that holds the start and end value of the range
struct numeric_range
{
    int start;
    int end;

    // A simple function that wraps the 'for loop' and calls the function back
    template <typename Fn>
    void for_each(const Fn& fn) const {
        for (auto i = start; i < end; ++i) {
            const auto& const_i = i;
            fn(const_i);
        }
    }
};

Где использовать:

numeric_range{0, 10}.for_each([](const auto& i){
   std::cout << i << " ";  // ok
   //i = 100;              // error
});

Все, что старше C ++ 11, застряло бы при передаче указателя на функцию со строгим именем в for_each (аналогичноstd::for_each ), но это все еще работает.

Вот демо

Хотя это может быть идиоматическим для forциклов в C ++ , этот подход довольно распространен в других языках. Функциональные оболочки действительно изящны из-за их возможности компоновки сложных операторов и могут быть очень эргономичными для использования.

Этот код также легко писать, понимать и поддерживать.

template<class T = int, class F>
void while_less(T n, F f, T start = 0){
    for(; start < n; ++start)
        f(start);
}

int main()
{
    int s = 0;
    
    while_less(10, [&](auto i){
        s += i;
    });
    
    assert(s == 45);
}

может называть это for_i

Без накладных расходов https://godbolt.org/z/e7asGj