C++) 범위 기반 for문(Range based for loop)과 사용 조건

범위 기반 for문 (Range based for loop)

범위 기반 for문은 C++11부터 지원하는 표준 C++ 컨테이너의 기능을 포함하는 컨테이너들에 한하여 사용이 가능한 새로운 형태의 for문이다.

#include <iostream>
#include <array>
#include <vector>

int main() {
	std::array<int, 3> arr{ 1, 2, 3 };
	std::vector<int> vec{ 4, 5, 6 };

	std::cout << "*** std::array ***\n";
	for (int& i : arr)
		std::cout << i << ", ";

	std::cout << "\n*** std::vector ***\n";
	for (auto& i : vec)
		std::cout << i << ", ";
	std::cout << '\n';

	return 0;
}

범위 기반 for문은 위의 코드처럼

 

for([자료형] [요소 이름] : [컨테이너 이름])

 

의 문법을 가진다.

 

C++11에서 생긴 std::array와 C++03에서 생긴 std::vector 컨테이너 모두 범위 기반 for문을 사용할 수 있다.

 

이 때 자료형을 auto로 하여 컴파일 타임에 초기화될 수 있도록 할 수도 있다.

특히 요소의 내용을 바꾸려면 반드시 참조자(&)를 붙여야 한다.

혹은 우측값 참조(&&)를 통해 완벽한 전달을 하여 요소의 내용을 수정할 수도 있다.

 

실제로 우측값 참조 방식이 권장되는 방법이다.

https://en.cppreference.com/w/cpp/language/range-for

Range-based for loop (since C++11) - cppreference.com

 

 

범위 기반 for문을 사용할 수 있는 컨테이너의 조건

그렇다면 범위 기반 for문을 사용할 수 있는 컨테이너의 조건은 무엇일까?

위에서 설명한 C++11 이후의 표준 C++ 컨테이너의 기능을 포함하는 컨테이너란 무엇일까?

 

마이크로소프트 공식 문서에 따르면 다음과 같다.

Use the range-based for statement to construct loops that must execute through a range, which is defined as anything that you can iterate through—for example, std::vector, or any other C++ Standard Library sequence whose range is defined by a begin() and end().

 

즉, begin()과 end() 함수가 있고 반복자를 기반으로 순회할 수 있어야 하거나,

시작점과 끝점에 해당하는 주소에 값이 있어야 하고 컨테이너의 길이(sizeof)를 잴 수 있어야 한다.

 

아래 코드를 보자.

#include <iostream>

void loop(int arr[]) {
	for (auto i : arr) // compile error: this range-based 'for' statement requires a suitable "begin" function and none was found
		std::cout << i << ", ";
}

int main() {
	int arr[3] = { 1,2,3 };

	for (auto i : arr) // OK
		std::cout << i << ", ";

	loop(arr);

	return 0;
}

배열 arr는 시작점과 끝점에 해당하는 주소에 값이 있으며 sizeof 연산자로 배열의 길이 역시 알 수 있다.

따라서 일반적으로는 범위 기반 for문을 사용할 수 있다.

 

하지만 loop함수에서 arr을 포인터로 받은 경우

for문 내에서 이를 배열로 인식하지 못하기 때문에

위와 같은 에러가 나타난다.

 

때문에 배열을 포인터가 아닌 참조로 받으면 범위 기반 for문을 사용할 수 있다.

배열의 참조를 선언할 때는 반드시 배열의 크기를 지정해주어야 한다.

 

#include <iostream>

void loop(int (&arr)[3]) {
	for (auto i : arr) // OK
		std::cout << i << ", ";
}

int main() {
	int arr[3] = { 1,2,3 };

	for (auto i : arr) // OK
		std::cout << i << ", ";

	loop(arr);

	return 0;
}

함수 loop의 인자를

int arr[] 에서

int (&arr)[3] 로 바꿔주면 된다.

 

 

커스텀 컨테이너

언리얼 엔진에는 TArray<T>라고 하는 자료형이 있다.

이 컨테이너는 표준 C++ 컨테이너처럼 begin()과 end() 함수가 존재하며 반복자 역시 있다.

또한 Add, Insert, Append, Remove 와 같은 컨테이너의 수정을 할 수 있는 함수들이 존재한다.

(C#의 List와 매우 흡사하다.)

 

TArray가 표준 C++ 컨테이너의 기능을 어떻게 구현했는지는 언리얼 엔진에서 커스터마이징한 Array.h에 나타나있다.

	// Array.h
    // Copyright Epic Games, Inc. All Rights Reserved.
    
    /**
	 * DO NOT USE DIRECTLY
	 * STL-like iterators to enable range-based for loop support.
	 */
	#if TARRAY_RANGED_FOR_CHECKS
		FORCEINLINE RangedForIteratorType             begin ()       { return RangedForIteratorType            (ArrayNum, GetData()); }
		FORCEINLINE RangedForConstIteratorType        begin () const { return RangedForConstIteratorType       (ArrayNum, GetData()); }
		FORCEINLINE RangedForIteratorType             end   ()       { return RangedForIteratorType            (ArrayNum, GetData() + Num()); }
		FORCEINLINE RangedForConstIteratorType        end   () const { return RangedForConstIteratorType       (ArrayNum, GetData() + Num()); }
		FORCEINLINE RangedForReverseIteratorType      rbegin()       { return RangedForReverseIteratorType     (ArrayNum, GetData() + Num()); }
		FORCEINLINE RangedForConstReverseIteratorType rbegin() const { return RangedForConstReverseIteratorType(ArrayNum, GetData() + Num()); }
		FORCEINLINE RangedForReverseIteratorType      rend  ()       { return RangedForReverseIteratorType     (ArrayNum, GetData()); }
		FORCEINLINE RangedForConstReverseIteratorType rend  () const { return RangedForConstReverseIteratorType(ArrayNum, GetData()); }
	#else
		FORCEINLINE RangedForIteratorType             begin ()       { return                                   GetData(); }
		FORCEINLINE RangedForConstIteratorType        begin () const { return                                   GetData(); }
		FORCEINLINE RangedForIteratorType             end   ()       { return                                   GetData() + Num(); }
		FORCEINLINE RangedForConstIteratorType        end   () const { return                                   GetData() + Num(); }
		FORCEINLINE RangedForReverseIteratorType      rbegin()       { return RangedForReverseIteratorType     (GetData() + Num()); }
		FORCEINLINE RangedForConstReverseIteratorType rbegin() const { return RangedForConstReverseIteratorType(GetData() + Num()); }
		FORCEINLINE RangedForReverseIteratorType      rend  ()       { return RangedForReverseIteratorType     (GetData()); }
		FORCEINLINE RangedForConstReverseIteratorType rend  () const { return RangedForConstReverseIteratorType(GetData()); }
	#endif

 

 

 

참조

https://stackoverflow.com/questions/7939399/how-does-the-range-based-for-work-for-plain-arrays

How does the range-based for work for plain arrays?

https://cplusplus.com/forum/beginner/192609/

Range Based for loop help - C++ Forum