C++ Aralık Tabanlı for Döngüsü: Söz Dizimi, auto ve Referanslar

"Her Öğe İçin Şunu Yap"

Klasik sayaçlı for döngüsü, sürmek için bir indeksiniz olduğunda harikadır. Ama çoğu zaman indeks aslında umurunuzda değildir; sadece bir konteynerdeki her öğeye dokunmak istersiniz. Bunun için for (int i = 0; i < v.size(); i++) yazmak gürültülüdür ve i, sınır dışını okumaya bir off-by-one hatası kadar yakındır.

C++11 tam da bunun için aralık tabanlı for döngüsünü ekledi. Bir değişken adlandırır, bir konteyneri işaret eder ve döngü her öğeyi sizin için gezer:

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

int main() {
    vector<int> scores = {90, 75, 100, 60};

    for (int s : scores) {
        cout << s << "\n";
    }
}

İndeks yok, .size() yok, yanlış yapılacak sınır yok. Bunu "scores içindeki her s için" diye okuyun. Ham dizilerde, std::vector, std::string, std::map ve begin() ile end() sunan her şeyde çalışır.

Türü auto Seçsin

Öğe türünü açıkça yazmak işe yarar ama kırılgandır; konteynerin türünü değiştirin, her döngünün de değişmesi gerekir. Aralık tabanlı for'u auto ile birleştirin; derleyici öğe türünü sizin için çıkarsın:

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
using namespace std;

int main() {
    vector<string> names = {"Ada", "Linus", "Grace"};

    for (auto name : names) {
        cout << "Hello, " << name << "!\n";
    }
}

Yine de burada gizli bir maliyet var. Sade auto name, string çıkarımı yapar ve her geçişte her öğeyi name içine kopyalar. Bir int için bu bedavadır; bir string veya büyük bir struct için her yinelemede boşa giden bir tahsistir. Çözüm referanslardır ki anlaşılması gereken bir sonraki konu da budur.

auto& ile Yerinde Değiştirme

auto x yazarsanız bir kopya alırsınız; dolayısıyla x'e atama yapmak kopyayı değiştirir, konteyneri değil. Şu tuzağa dikkat:

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

int main() {
    vector<int> nums = {1, 2, 3};

    for (auto n : nums) {   // kopya! değişiklikler çöpe gider
        n *= 10;
    }

    for (int n : nums) cout << n << " ";   // hâlâ 1 2 3
}

Çarpma işlemi sessizce hiçbir şey yapmaz, çünkü n tek kullanımlık bir kopyadır. Öğeleri gerçekten düzenlemek için onları auto& ile referansla alın:

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

int main() {
    vector<int> nums = {1, 2, 3};

    for (auto& n : nums) {   // referans - gerçek öğeyi düzenler
        n *= 10;
    }

    for (int n : nums) cout << n << " ";   // 10 20 30
}

Tek bir &, "bak ama dokunma" ile "yerinde düzenle" arasındaki tüm farktır. Değişikliklerinizin neden kaybolduğunu merak ederseniz, neredeyse her zaman sebebi budur.

Kopyalamadan Okuma: const auto&

Öğeleri yalnızca okumanız gerektiğinde ama kopyalamaları pahalı olduğunda const auto& kullanın. Referans kopyayı önler ve const, hiçbir şeyi değiştirmeyeceğinizi belgeler (ve zorunlu kılar):

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
using namespace std;

int main() {
    vector<string> words = {"refactor", "compile", "deploy"};

    size_t total = 0;
    for (const auto& w : words) {   // kopya yok, w'yi yanlışlıkla değiştiremezsin
        total += w.size();
    }

    cout << "Total characters: " << total << "\n";
}

İyi bir pratik kural:

for (auto x : c)         // kopya  - ucuz türler (int, char, işaretçiler)
for (auto& x : c)        // düzenle - öğeleri değiştirmek istersin
for (const auto& x : c)  // oku     - yalnızca incelediğin ağır türler

Okurken varsayılan olarak const auto&, yazarken auto& kullanın. Sade auto'ya yalnızca gerçekten küçük ve kopyalaması ucuz türler için başvurun.

Map'ler ve Pair'ler Üzerinde Döngü

std::map üzerinde aralık tabanlı bir for, her girdi için size .first (anahtar) ve .second (değer) içeren bir std::pair verir. C++17'den itibaren structured bindings, bu pair'i tam döngü başlığında iki adlandırılmış değişkene ayırmanıza olanak tanır:

#include <iostream>
#include <map>
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    map<string, int> ages = {{"Ada", 36}, {"Grace", 85}};

    for (const auto& [name, age] : ages) {
        cout << name << " is " << age << "\n";
    }
}

[name, age], her yerde entry.first ve entry.second'ı tekrarlamaktan çok daha açıktır. Burada da const auto&'yi koruyun; bir map girdisinin anahtarı bir string'tir, dolayısıyla her pair'i kopyalamak israf olurdu.

Tuzak: Döngü Sırasında Yeniden Boyutlandırma

En büyük tuzak, aralık tabanlı bir for konteyneri gezerken konteynerin boyutunu değiştirmektir. push_back, erase, insert veya clear çağırmak alttaki depolamayı yeniden tahsis edebilir ve döngünün dahili iterator'larını geçersiz kılabilir; sonuç tanımsız davranıştır; yani çökme veya çöp veri, dostça bir hata değil:

vector<int> v = {1, 2, 3};
for (int x : v) {
    v.push_back(x);   // TANIMSIZ DAVRANIŞ - yeniden tahsis aralığı geçersiz kılar
}

İşlem sırasında öğe eklemeniz veya çıkarmanız gerekiyorsa indeks veya iterator tabanlı bir for döngüsüne geçin ve sınırları kendiniz yönetin ya da ayrı bir sonuç konteyneri oluşturup sonradan onunla değiştirin. Aynı aileden iki küçük tuzak daha: aralık tabanlı bir for'u hemen yok olan bir geçici nesneye asla bağlamayın (for (auto x : makeVector()) sorun değil, ama for (auto& x : someObj.getTempVector()) sarkık kalabilir) ve for (auto& c : myString)'in tek tek karakterleri yerinde değiştirmenize izin verdiğini unutmayın.

Sıradaki: Fonksiyonlar

Aralık tabanlı for döngüsü yinelemeyi toparlar ve az önce öğrendiğiniz auto / auto& / const auto& seçimleri doğrudan C++'taki en önemli araçlardan birine taşınır. Sırada, mantığı yeniden kullanılabilir fonksiyonlara paketleyeceğiz: koda bir ad, parametreler ve bir dönüş değeri vererek, kendinizi tekrarlamak yerine onu her yerden çağırabilmenizi sağlayacağız.