Range-based for loop 是 C++11 推出的一種語法糖，主要是能夠簡潔的實現「遍歷一個容器」，讓整體的程式碼看上去更乾淨。

舉個例子，例如以下的這一小段程式碼，已知 v 是一個 std::vector<int>：

for (int i = 0; i < int(v.size()); ++i)
    cout << v[i] << "\n";

在上面這個迴圈裡，變數 i 就只有索引的功用，顯得有點冗余。因此，Range-based for loop 就提供了這樣「直接讓該變數是元素內容」的寫法：

for (int i : v)
    cout << i << "\n";

沒錯，上面這段程式碼造成的效果和前面那段的功用是相同的！

更準確地說，Range-based for loop 的格式是這樣的：

for (item-declaration : range-initializer)
    statement		

• item-declaration 可以理解成變數的型態，在前面的例子就是 int。
• range-initializer 就是你要遍歷的容器，在前面的例子是 v。
• statement 就是迴圈的內容。

這裡的「容器」其實可以擺上大多數能明確指出「範圍」的東西，像 vector 很明顯就是從頭遍歷到尾，當然陣列也可以：

int a[6] = {1, 2, 3, 4, 5, 6};
for (int i : a)
    cout << i << "\n";

這是因為陣列在宣告時會指定大小，所以在對他呼叫 Range-based for loop 時，就是按照他的大小去遍歷裡面的元素。

還記得在 Reference 時我們有提過，可以幫變數取別名的方式來存取變數本身，這當然也能搭配著 Range-based for loop 使用，例如：

for (int &i : v)
    i += 1;

像這樣在宣告變數時加一個 & 在前面，就可以得到變數本身對其進行操作，而上面這段程式就有著將每個 v 內的元素加上 1 的功能。

這裡介紹幾個有了 Range-based for loop 之後的好用寫法，在比賽時可以省下一些撰寫時間，也可以讓程式變得簡潔、好維護不少。

時常有題目會需要輸入一串序列，例如：

int n;
cin >> n;
vector<int> arr(n);
for (int i = 0; i < n; ++i)
    cin >> arr[i];

首先，這裡會選擇使用 vector 來動態宣告一個長度為 n 陣列的理由有兩個：

• 一般的陣列在一開始就得指定好大小，如果宣告在區域，上限過大時就會造成本地的 stack overflow。
• 如果使用固定的大小開陣列，會徒增一個把範圍打錯的出錯可能性。
  • 甚至有時候打錯範圍的是出題者，不是你（例如出題者不小心把題本上的範圍打錯），這種情況下也可以完美迴避。

因此，搭配上面這種寫法，又可以簡化成以下：

int n;
cin >> n;
vector<int> arr(n);
for (int &i : arr)
    cin >> i;

多少省下了幾個字元的時間。

有時候我們會需要對不同的變數做同樣的事情，例如：

int x, y, z;
// 做了一些計算後，x, y, z 分別得到了不同的值
/*
執行一整段跟 x 有關的程式碼
*/
/*
執行一整段跟 y 有關的程式碼
*/
/*
執行一整段跟 z 有關的程式碼
*/

這時候，如果這三段程式碼根本就一模一樣，差別只有 x, y, z 之間的互相替換的話，就會浪費許多時間在複製程式碼，還會有出 bug 後要一口氣修三個地方的風險。

當然，如果養成寫函式的好習慣，其實可以很單純地寫出

int x, y, z;
// 做了一些計算後，x, y, z 分別得到了不同的值
f(x);
f(y);
f(z);

這種程式碼，直接在 f 這個函式實作想要的功能就好，光是這樣就能解決上面提到的問題了。但如果搭配 Range-based for loop，還可以進一步改成：

int x, y, z;
// 做了一些計算後，x, y, z 分別得到了不同的值
for (int i : {x, y, z})
    f(i);

沒錯，透過這個「大括號」，在 C++ 中其實被稱作「initializer-list」，就可以製造出一個「暫時的容器」來讓迴圈進行遍歷，這樣在要窮舉的變數非常多種時，就可以省下更多的時間了。

Range-based for loop 雖然有以上若干種優勢，但還是有一些缺點要注意的。

有時候，用作迴圈遍歷的索引值 i 有可能也需要被拿來做運算，一個最經典的例子就是在輸出行尾空白時：

for (int i = 0; i < int(v.size()); ++i) {
    cout << v[i];
    if (i + 1 == int(v.size())) cout << "\n";
    else cout << " ";
}

因為得特判是否是最後一個數字，而這時候使用 Range-based for loop 就會產生問題：沒有「索引值」本身！

當然也是有一些邪惡的解決方法，不過並不太正派。目前大概只有以下解決方法可以用：

int index = 0; 
for (int i : v) {
    cout << i;
    if (index + 1 == int(v.size())) cout << "\n";
    else cout << " ";
    ++index;
}

不過如果放眼新版本的 C++，其實可以獲得一定程度的改善，例如到了 C++20，上面的程式碼可以改成：

for (int index = 0; int i : v) {
    cout << i;
    if (index + 1 == int(v.size())) cout << "\n";
    else cout << " ";
    ++index;
}

也就是可以把一些變數宣告像我們原本使用 for 迴圈那樣寫在前面；甚至到了 C++23 還會有更方便的用法，不過語法上比較複雜，這裡只好先不作補充。有興趣的讀者可以自行搜尋 std::ranges::views::enumerate 這個東西。

還記得前面講過「枚舉物件」這個應用嗎？如果要枚舉的是字元，例如 a、b、c 這三種字元，很有可能會有人想直接這樣寫：

for (char c : "abc")
    cout << c << "\n";

這是因為想像中 "abc" 會是一個字串，而自然而然就會覺得這是一個可以遍歷的物件，但如果實際執行看看會發生什麼事呢？

為了方便辨識，我們把後面的 "\n" 改成 " *\n" 後，可以看見這樣的輸出：

a *
b *
c *
 *

沒錯，後面莫名奇妙多了一行不知道哪來的東西！

這是因為，在 C++ 裡的字串預設是用字元陣列來對待的，而 C++ 預設辨識字元陣列內字串結尾的方式，就是在字串結尾後面額外放一個 \0 來當成結尾。因此，陣列的大小在上面的例子其實是 $4$，而 Range-based for loop 是把這串東西當成陣列去遍歷的，所以就會不小心吃到那個 \0 導致行爲不如預期。

那要怎麼解決呢？其實有一個小訣竅是使用 <string> 偷偷幫大家定義的語法糖：

for (char c : "abc"s)
    cout << c << " *\n";

只要單純的加一個 s 在字串的後面，就可以把 "abc" 直接轉型成 std::string！這樣 Range-based for loop 在辨識容器時，就會當成 std::string 對待，也就不會吃到後面的那個零了。