Warum führt die Verwendung bereichsbasierter Schleifen mit std::vector zu einem Compilerfehler?

Range-for-Loops und std::vector

In C sind bereichsbasierte Schleifen aufgrund ihrer Einfachheit und Lesbarkeit weit verbreitet. Sie iterativ über Elemente von Sequenzen oder Containerobjekten.

Allerdings entsteht eine merkwürdige Inkonsistenz, wenn versucht wird, bereichsbasierte Schleifen mit std::vector zu verwenden. Während der folgende Code wie erwartet funktioniert:

<code class="cpp">std::vector<int> intVector(10);
for(auto& i : intVector)
    std::cout << i;</code>

using range-for-loops with std::vector führt zu einem Compilerfehler:

<code class="cpp">std::vector<bool> boolVector(10);
for(auto& i : boolVector)
    std::cout << i;</code>

Die Fehlermeldung „ungültige Initialisierung einer nicht konstanten Referenz vom Typ ‚std::_Bit_reference&‘ aus einem R-Wert vom Typ ‚std::_Bit_iterator::reference {aka std ::_Bit_reference}'" zeigt an, dass eine nicht konstante Referenz mit einem R-Wert initialisiert wird.

Verstehen des Problems

Der Grund für diese Diskrepanz liegt in der Unterscheidung Implementierung von std::vector. Im Gegensatz zu std::vector, das jede Ganzzahl separat speichert, ist std::vector Verwendet Bit-Packung, um Speicher zu sparen. Folglich greifen seine Iteratoren nicht direkt auf einzelne Bools zu, sondern geben stattdessen Verweise auf std::_Bit_reference zurück, das als Proxy für den Zugriff auf die zugrunde liegenden Bits dient.

Lösung: Verwendung von auto&&&

Um dieses Problem zu beheben, ist es notwendig, auto&&& anstelle von auto& zu verwenden. Diese Redewendung reduziert den Verweis auf einen L-Wert-Verweis korrekt, wenn er mit einem L-Wert versehen wird (z. B. intVector im ersten Beispiel), während gleichzeitig das Temporär gebunden und am Leben gehalten wird, wenn ein Proxy bereitgestellt wird (wie im Fall von boolVector).

<code class="cpp">for(auto&& i : boolVector)
    std::cout << i;</code>

Mit dieser Technik können Sie effektiv über std::vector iterieren. und greifen Sie über bereichsbasierte Schleifen auf seine Elemente zu.

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