Range-for-loops 和 std：：vector<bool>

Range-for-loops and std::vector<bool>

本文关键字：bool gt lt vector std Range-for-loops      更新时间：2023-10-16

为什么这个代码能在中工作

std::vector<int> intVector(10);
for(auto& i : intVector)
    std::cout << i;

这不是吗？

std::vector<bool> boolVector(10);
for(auto& i : boolVector)
    std::cout << i;

在后一种情况下，我得到一个错误

错误：类型为"std:：_Bit_reference&"的非常量引用的初始化无效来自类型为"std:：_Bit_iterator:：reference｛aka std:：_Bit_reference｝"的右值

for(auto& i : boolVector)

因为std::vector<bool>不是容器！

std::vector<T>的迭代器通常取消对T&的引用，您可以将其绑定到自己的auto&。

然而，std::vector<bool>将其bool封装在整数中，因此在访问它们时需要一个代理来进行位屏蔽。因此，它的迭代器返回一个Proxy
由于返回的Proxy是一个prvalue（临时），因此它无法绑定到诸如auto&之类的左值引用。

解决方案：使用auto&&，如果给它一个左值引用，它将正确地折叠成左值引用；或者，如果给了它一个代理，它将绑定并保持临时活动。

std::vector<bool>不遵守标准容器规则。

特别地，它的迭代器的operator*不返回bool&。

无效代码中的循环

#include <vector>
#include <iostream>
int main() {
  std::vector<bool> boolVector(10);
  for (auto& i: boolVector)
      std::cout << i;
}

可以通过以下三种方式中的任何一种重写以迭代值：

  1. （只读）

     for (auto const i: boolVector)
     std::cout << i;

  2. （只读，可能效率低下）

     for (auto const& i: boolVector)  
     std::cout << i;

  3. （读/写²）

     for (auto&& i: boolVector)
     std::cout << i;

在第一个和最后一个之间的选择取决于您是需要修改向量中的值，还是只读取它们。

注：

  1. 我说"可能效率低"；因为它具有不必要的间接性。任何优秀的优化器都应该创建与第一个示例相同的代码。

  2. for (auto i: boolVector)还提供了向量的读/写视图（因为我们已经复制了代理对象）。但我不建议这样做，因为读者可能会认为这样的写作只会产生局部效果，就像标准容器一样。

    这就是为什么我在只读情况下使用auto const i；或者，我们可以使用boolVector | std::views::as_const（由于C++23）或通过使用对向量的const引用（for (auto const& v = boolVector; auto i: v)）来获得const的代理。

vector<bool>（通常）专门用于将每个bool存储在一个位中，从而将存储成本从每个值一个字节降低到每八个值一个比特。据我所知，目前没有一个处理器是位可寻址的，因此不可能在vector<bool>中存储对值的引用。迭代值i需要使用普通的auto，而不是auto&。

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