在Qt中,有一个使用宏(foreach
)实现的Q_FOREACH
循环。根据编译器的不同,有不同的实现。
海湾合作委员会的定义如下:
#define Q_FOREACH(variable, container) \
for (QForeachContainer<__typeof__(container)> _container_(container); \
!_container_.brk && _container_.i != _container_.e; \
__extension__ ({ ++_container_.brk; ++_container_.i; })) \
for (variable = *_container_.i;; __extension__ ({--_container_.brk; break;}))
...使用辅助类QForeachContainer
,其定义如下:
template <typename T>
class QForeachContainer {
public:
inline QForeachContainer(const T& t) : c(t), brk(0), i(c.begin()), e(c.end()) { }
const T c;
int brk;
typename T::const_iterator i, e;
};
在Q_FOREACH
宏中的容器必须是一个类T
,至少必须提供T::const_iterator
类型,T.begin()
和T.end()
方法,所有STL容器以及大多数Qt容器如QList
,QVector
,QMap
,QHash
,. ..
我现在的问题是:这个宏如何工作?
有一点似乎很奇怪:变量只在宏定义中出现一次。所以例如foreach(QString item, list)
随后都有一个QString item =
但没有item =
......那么变量item
怎么能在每一步都改变?
更令人困惑的是MS VC ++编译器的Q_FOREACH
的以下定义:
#define Q_FOREACH(variable,container) \
if(0){}else \
for (const QForeachContainerBase &_container_ = qForeachContainerNew(container); \
qForeachContainer(&_container_, true ? 0 : qForeachPointer(container))->condition(); \
++qForeachContainer(&_container_, true ? 0 : qForeachPointer(container))->i) \
for (variable = *qForeachContainer(&_container_, true ? 0 : qForeachPointer(container))->i; \
qForeachContainer(&_container_, true ? 0 : qForeachPointer(container))->brk; \
--qForeachContainer(&_container_, true ? 0 : qForeachPointer(container))->brk)
为什么true : 0 ? ...
?这不总是被评估为0
?即使qForeachPointer(container)
之前的条件为真,函数调用?
也会执行吗?
为什么我们需要两个for循环?
如果有人能让我对我更清楚的话会很酷!
海湾合作委员会非常简单。首先,它使用如下:
Q_FOREACH(x, cont)
{
// do stuff
}
这将扩展到
for (QForeachContainer<__typeof__(cont)> _container_(cont); !_container_.brk && _container_.i != _container_.e; __extension__ ({ ++_container_.brk; ++_container_.i; }))
for (x = *_container_.i;; __extension__ ({--_container_.brk; break;}))
{
// do stuff
}
所以首先:
for (QForeachContainer<__typeof__(cont)> _container_(cont); !_container_.brk && _container_.i != _container_.e; __extension__ ({ ++_container_.brk; ++_container_.i; }))
这是实际的for
循环。它设置了一个QForeachContainer
来帮助迭代。将brk
变量初始化为0.然后测试条件:
!_container_.brk && _container_.i != _container_.e
brk
为零所以!brk
是真的,并且大概是如果容器有任何元素i
(当前元素)不等于e
(最后一个元素)。
然后输入外部for
的主体,即:
for (variable = *_container_.i;; __extension__ ({--_container_.brk; break;}))
{
// do stuff
}
所以x
被设置为*_container_.i
,这是迭代所在的当前元素,并且没有条件,因此可能这个循环将永远持续。然后输入循环体,这是我们的代码,它只是一个注释,所以它什么都不做。
然后输入内循环的增量部分,这很有趣:
__extension__ ({--_container_.brk; break;})
它减少了brk
,现在为-1,并且突破了循环(使用__extension__
,这使得GCC不会发出使用GCC扩展的警告,就像你现在知道的那样)。
然后输入外循环的增量部分:
__extension__ ({ ++_container_.brk; ++_container_.i; })
再次增加brk
并使其再次为0,然后i
递增,所以我们到达下一个元素。检查条件,并且由于brk
现在为0并且i
可能不等于e
(如果我们有更多元素),则重复该过程。
为什么我们减少然后再增加brk
呢?原因是因为如果我们在代码体中使用break
,内部循环的增量部分将不会被执行,如下所示:
Q_FOREACH(x, cont)
{
break;
}
然后当brk
突破内部循环时仍然为0,然后输入外部循环的增量部分并将其增加到1,然后!brk
将为false并且外部循环的条件将评估为false,并且foreach会停止。
诀窍是要意识到有两个for
循环;外在的一生就是整个前行,但内在的一生只持续一个元素。它将是一个无限循环,因为它没有条件,但它是由它的增量部分中的break
ed,或者是由你提供它的代码中的break
。这就是为什么x
看起来被分配给“只有一次”但实际上它被分配给外部循环的每次迭代。
VS版本稍微复杂一点,因为它必须解决缺少GCC扩展__typeof__
和块表达式的问题,并且为(6)编写的VS版本没有auto
或其他花哨的C ++ 11特征。
让我们看看我们之前使用的示例扩展:
if(0){}else
for (const QForeachContainerBase &_container_ = qForeachContainerNew(cont); qForeachContainer(&_container_, true ? 0 : qForeachPointer(cont))->condition(); ++qForeachContainer(&_container_, true ? 0 : qForeachPointer(cont))->i)
for (x = *qForeachContainer(&_container_, true ? 0 : qForeachPointer(cont))->i; qForeachContainer(&_container_, true ? 0 : qForeachPointer(cont))->brk; --qForeachContainer(&_container_, true ? 0 : qForeachPointer(cont))->brk)
{
// stuff
}
if(0){}else
是因为VC ++ 6确定了for
变量的范围错误,并且在for
循环的初始化部分中声明的变量可以在循环外使用。所以这是一个VS bug的解决方法。他们做if(0){}else
而不仅仅是if(0){...}
的原因是你不能在循环之后添加一个else
,就像
Q_FOREACH(x, cont)
{
// do stuff
} else {
// This code is never called
}
其次,让我们来看看外部for
的初始化:
const QForeachContainerBase &_container_ = qForeachContainerNew(cont)
QForeachContainerBase
的定义是:
struct QForeachContainerBase {};
qForeachContainerNew
的定义是
template <typename T>
inline QForeachContainer<T>
qForeachContainerNew(const T& t) {
return QForeachContainer<T>(t);
}
QForeachContainer
的定义是
template <typename T>
class QForeachContainer : public QForeachContainerBase {
public:
inline QForeachContainer(const T& t): c(t), brk(0), i(c.begin()), e(c.end()){};
const T c;
mutable int brk;
mutable typename T::const_iterator i, e;
inline bool condition() const { return (!brk++ && i != e); }
};
因此,为了弥补__typeof__
(类似于C ++ 11的decltype
)的缺乏,我们必须使用多态性。 qForeachContainerNew
函数按值返回QForeachContainer<T>
,但由于lifetime extension of temporaries,如果我们将它存储在const QForeachContainer&
中,我们可以延长它的寿命直到外部for
结束(实际上因为VC6的bug而导致if
)。我们可以在QForeachContainer<T>
中存储QForeachContainerBase
,因为前者是后者的子类,我们必须使它像QForeachContainerBase&
这样的引用而不是像QForeachContainerBase
这样的值来避免切片。
然后对于外部for
的条件:
qForeachContainer(&_container_, true ? 0 : qForeachPointer(cont))->condition();
qForeachContainer
的定义是
inline const QForeachContainer<T> *qForeachContainer(const QForeachContainerBase *base, const T *) {
return static_cast<const QForeachContainer<T> *>(base);
}
qForeachPointer
的定义是
template <typename T>
inline T *qForeachPointer(const T &) {
return 0;
}
这是你可能不知道发生了什么的地方,因为这些功能看起来毫无意义。那么它们是如何工作的以及为什么需要它们:
我们有一个QForeachContainer<T>
存储在对QForeachContainerBase
的引用中,没有办法让它退出(我们可以看到)。我们必须以某种方式将它转换为正确的类型,这就是两个函数的用武之地。但是我们如何知道将它投射到什么类型?
三元运算符x ? y : z
的规则是y
和z
必须属于同一类型。我们需要知道容器的类型,所以我们使用qForeachPointer
函数来做到这一点:
qForeachPointer(cont)
qForeachPointer
的返回类型是T*
,因此我们使用模板类型推导来推断容器的类型。
true ? 0 : qForeachPointer(cont)
能够将正确类型的NULL
指针传递给qForeachContainer
,因此它将知道将我们赋予它的指针投射到什么类型。为什么我们使用三元运算符代替只做qForeachContainer(&_container_, qForeachPointer(cont))
?这是为了避免多次评估cont
。除非条件是?:
,否则不会评估false
的第二个(实际上是第三个)操作数,并且由于条件是true
本身,我们可以在不对其进行评估的情况下获得正确类型的cont
。
所以这解决了,我们使用qForeachContainer
将_container_
强制转换为正确的类型。电话是:
qForeachContainer(&_container_, true ? 0 : qForeachPointer(cont))
而且定义是
inline const QForeachContainer<T> *qForeachContainer(const QForeachContainerBase *base, const T *) {
return static_cast<const QForeachContainer<T> *>(base);
}
第二个参数将始终是NULL
,因为我们执行总是求值为true ? 0
的0
,并且我们使用qForeachPointer来推导类型T
,并使用它将第一个参数转换为QForeachContainer<T>*
,以便我们可以使用其成员函数/变量与条件(仍然在外面的for
):
qForeachContainer(&_container_, true ? 0 : qForeachPointer(cont))->condition()
并且condition
回归:
(!brk++ && i != e)
这与上面的GCC版本相同,只是它在评估后增加了brk
。所以!brk++
评估为true
然后brk
增加到1。
然后我们进入内部for
并从初始化开始:
x = *qForeachContainer(&_container_, true ? 0 : qForeachPointer(cont))->i
这只是将变量设置为迭代器i
指向的变量。
然后条件:
qForeachContainer(&_container_, true ? 0 : qForeachPointer(cont))->brk
由于brk
为1,因此输入循环体,这是我们的评论:
// stuff
然后输入增量:
--qForeachContainer(&_container_, true ? 0 : qForeachPointer(cont))->brk
这会将brk
减少回0.然后再次检查条件:
qForeachContainer(&_container_, true ? 0 : qForeachPointer(cont))->brk
并且brk
为0,这是false
并且循环退出。我们来到外部for
的增量部分:
++qForeachContainer(&_container_, true ? 0 : qForeachPointer(cont))->i
并且将i
增加到下一个元素。然后我们达到了这个条件:
qForeachContainer(&_container_, true ? 0 : qForeachPointer(cont))->condition()
检查brk
是0(它是)并再次将其增加到1,如果i != e
,则重复该过程。
这在客户端代码中处理break
的方式与GCC版本略有不同,因为如果我们在代码中使用brk
,break
将不会递减,并且它仍然是1,并且外部循环的condition()
将为false,外部循环将为break
。
正如GManNickG在评论中所说,这个宏很像Boost的BOOST_FOREACH
,你可以阅读有关here的内容。所以你有它,希望能帮到你。