13

Какая разница между 1 и 2? Когда что использовать?

for (auto   i : container){} // 1
for (auto&& i : container){} // 2
1

4 ответа 4

10

Когда у вас имеется объявление вида

auto &&x = initializer;

то данная rvalue ссылка &&x является особенной и носит название forwarding reference. Если инициализатор представляет собой lvalue, то эта ссылка принимает тип lvalue ссылки.

Из стандарта C++ (Document Number: N4296, 7.1.6.4 auto specifier)

  1. ...Deduce a value for U using the rules of template argument deduction from a function call (14.8.2.1), where P is a function template parameter type and the corresponding argument is the initializer, or L in the case of direct-list-initialization.

И далее (14.8.2.1 Deducing template arguments from a function cal)

  1. ...A forwarding reference is an rvalue reference to a cv-unqualified template parameter. If P is a forwarding reference and the argument is an lvalue, the type “lvalue reference to A” is used in place of A for type deduction

Что это означает? Это означает, что следующие два объявления будут эквивалентными

int x = 0;
auto &&r = x;

и

int x = 0;
auto &r = x;

Ниже приведена демонстрационная программа

#include <iostream>

int main()
{
    { 
        int x = 0;

        std::cout << "x = " << x << std::endl;

        auto &&r = x;

        r = 10;

        std::cout << "x = " << x << std::endl;
    }

    {
        int x = 0;

        std::cout << "x = " << x << std::endl;

        auto &r = x;

        r = 10;

        std::cout << "x = " << x << std::endl;
    }
}

Ее вывод на консоль

x = 0
x = 10
x = 0
x = 10

Из этого также следует, что когда вы имеете дело с for предложением на основе диапазона, и соответствующий итератор, возвращаемый функцией begin, или соответствующий указатель, после применения оператора разыменования возвращают lvalue значение исходного объекта (указатели всегда возвращают lvalue значение после разыменования), то вы можете изменить этот исходный объект используя объявление forwarding reference.

Например,

#include <iostream>
#include <vector>

int main()
{
    {
        int a[] = { 0 };

        std::cout << "a[0] = " << a[0] << std::endl;

        auto &&r = *a;

        r = 10;

        std::cout << "a[0] = " << a[0] << std::endl;
    }

    {
        std::vector<int> v(1);

        std::cout << "v[0] = " << v[0] << std::endl;

        auto &&r = *v.begin();

        r = 10;

        std::cout << "v[0] = " << v[0] << std::endl;
    }
}

Вывод программы на консоль:

a[0] = 0
a[0] = 10
v[0] = 0
v[0] = 10

Поэтому, например, для стандартных контейнеров, которые возвращают из разыменованного итератора ссылку на исходный объект, два подобных объявления for эквиваленны

std::vector<int> v { 1, 2, 3, 4, 5 };

for ( auto &&x : v ) x *= 2;

и

std::vector<int> v { 1, 2, 3, 4, 5 };

for ( auto &x : v ) x *= 2;

Так как в обоих случаях имеется выведенный тип переменной x как int &.

Когда же используется объявление вида

auto x = initializer;

то тип переменной x выводится из спецификаторов типа инициализатора, игнорируя ссылки. То есть если даже инициализатор - это ссылочный тип, как, например, int &, тип переменной x будет int, а, следовательно вы не сможете изменить исходный объект, используя эту переменную. Например,

#include <iostream>
#include <vector>

int main()
{
    {
        std::vector<int> v{ 1, 2, 3, 4, 5 };

        for (int x : v) std::cout << x << ' ';
        std::cout << std::endl;

        for (auto &&x : v) x *= 2;

        for (int x : v) std::cout << x << ' ';
        std::cout << std::endl;
    }

    std::cout << std::endl;

    {
        std::vector<int> v{ 1, 2, 3, 4, 5 };

        for (int x : v) std::cout << x << ' ';
        std::cout << std::endl;

        for (auto x : v) x *= 2;

        for (int x : v) std::cout << x << ' ';
        std::cout << std::endl;
    }
}

Сравните вывод двух кодовых блоков этой программы

1 2 3 4 5
2 4 6 8 10

1 2 3 4 5
1 2 3 4 5

Если же forwarding reference инициализируется rvalue значением, а не lvalue значением, то rvalue ссылка не будет превращаться в lvalue ссылку. Ниже показано это различие.

#include <iostream>

int f()
{
    static int x;

    return x;
}

int & g()
{
    static int x;

    return x;
}

int main()
{
    {
        auto &&x = f();

        std::cout << "x = " << x << std::endl;

        x = 10;

        std::cout << "x = " << x << std::endl;
        std::cout << "f() = " << f() << std::endl;
    }

    std::cout << std::endl;

    {
        auto &&x = g();


        std::cout << "x = " << x << std::endl;

        x = 10;

        std::cout << "x = " << x << std::endl;
        std::cout << "g() = " << g() << std::endl;
    }
}

Вывод программы на консоль

x = 0
x = 10
f() = 0

x = 0
x = 10
g() = 10

Что касается вопроса,

Когда что использовать?

то лучше использовать auto & если вы хотите изменять значения в цикле, на которые будет ссылаться ссылка, либо const auto &, когда вы используете значения только для чтения. auto имеет смысл использовать для фундаментальных типов, например, арифметических типов или указателей), когда копирование объекта в создаваемую локальную переменную не является ресурсо-затратной операцией и не требуется изменить исходные объекты.

3
  • @VladD Спасибо, что заметили. 13 дек 2016 в 15:07
  • Что-то я не вижу термина "forwarding reference" в Стандарте.
    – αλεχολυτ
    13 дек 2016 в 15:07
  • @alexolut Я уточнил, на какой рабочий проект стандарта я ссылаюсь, в своем ответе. 13 дек 2016 в 15:17
6

Выбирать нужно в зависимости от контекста, о котором Вы совершенно не обмолвились. Например, следующий код:

#include <vector>

int main()
{
    std::vector<bool> v;

    for (auto   i: v) { }
    for (auto&  i: v) { } // ошибка
    for (auto&& i: v) { }
}

даст ошибку для auto&, т.к. vector<bool> использует вспомогательный ссылочный класс, rvalue-объект которого не может быть связан с неконстанной ссылкой. Из-за прокси-класса возникает ещё одна интересная ситуация, что модификация i в циклах auto и auto&& будут вести себя одинаково, т.е. изменять значение, хранимое в контейнере.

Если вместо std::vector<bool> использовать std::vector<int>, то auto позволит менять только локальную переменную, а auto&& (как и auto&) уже само значение в контейнере.

10
  • 3
    Вот сколько тонкостей надо держать в голове, чтобы писать надежные программы на С++.
    – avp
    13 дек 2016 в 14:54
  • А какие еще типы, кроме bool, в векторе используют прокси-класс?
    – Majestio
    13 дек 2016 в 17:27
  • 1
    @StanislavPetrov если примерно, то для каждого элемента используется один бит.
    – αλεχολυτ
    17 янв 2019 в 8:54
  • 1
    @StanislavPetrov минимальная единица адресации в C++ - это байт. Поэтому нужно городить всякие прокси типы дабы попытаться сослаться на конкретный бит.
    – αλεχολυτ
    17 янв 2019 в 9:22
  • 1
    @StanislavPetrov получается из-за того, что возвращается временный объект. Вот код для понимания сути.
    – αλεχολυτ
    17 янв 2019 в 9:36
0

В первом случае идет перебор по значению, т.е. Вы не можете изменять элементы.

Во втором случае - по универсальной ссылке. т.е. во втором случае можно писать код вида:

for (auto&& i : container){ ++i;}
6
  • в первом случае тоже можно так писать
    – user230909
    13 дек 2016 в 10:40
  • @user230909 только какой смысл в (1) так писать? Хороший компилятор кстати ошибку должен выдать.
    – pavel
    13 дек 2016 в 10:43
  • @pavel на каком основании ошибку?
    – user230909
    13 дек 2016 в 10:45
  • Написать можно и в первом :), только бестолку. А во втором достаточно for(auto& i... - так почему именно два &&? :)
    – Harry
    13 дек 2016 в 10:48
  • 1
    два && нужно для того, что бы можно было работать как с lvalue так и с rvalue ссылками.
    – vi.ki.ng
    13 дек 2016 в 12:01
-1

Разницы никакой. Универсальная ссылка в цикле for используется чтобы код был совместим с контейнерами, итератор которых возвращает rvalue ссылки.

template<typename C>
void interate1(C& container) //Non-const
{
    for(auto& v: container)
    {
        //Do something with v
    }
}

template<typename C>
void iterate2(C& conatiner)
{
    for(auto&& v: container)
    {
        //Do soemthign with v
    }
}

...
std::vector<bool> v(10);
iterate1(v); //Error
iterate2(v); //OK

Ваш ответ

By clicking “Отправить ответ”, you agree to our terms of service and acknowledge you have read our privacy policy.

Всё ещё ищете ответ? Посмотрите другие вопросы с метками или задайте свой вопрос.