输入流上基于范围的循环

Question

要遍历输入流，我们通常会像这样使用std::istream_iterator：

typedef std::istream_iterator<std::string> input_iterator;

std::ifstream file("myfile");
for (input_iterator i(file); i != input_iterator(); i++) {
  // Here, *i denotes each element extracted from the file
}

如果我们可以使用基于范围的for 语句来迭代输入流，那就太好了。但是，对于类类型的对象，基于范围的 for 要求对象具有 begin() 和 end() 成员函数（第 6.5.4 节，加粗强调）：

• 如果_RangeT是一个数组类型，begin-expr和end-expr分别是__range和__range + __bound，其中__bound是数组绑定。如果_RangeT是一个未知大小的数组或一个不完整类型的数组，则程序是非良构的；

• 如果 _RangeT 是一个类类型，unqualified-ids begin 和 end 在类 _RangeT 的范围内查找，好像通过类成员访问查找 (3.4.5)，如果任一（或两者）找到至少一个声明，begin-expr 和 end-expr 为 __range.begin() 和分别为__range.end()；

• 否则，begin-expr 和 end-expr 分别是 begin(__range) 和 end(__range)，其中 begin 和 end 用参数查找依赖查找（3.4.2）。出于此名称查找的目的，命名空间std 是一个关联的命名空间。

输入流没有这些成员函数（它们不是容器），因此基于范围的for 无法对它们起作用。无论如何，这是有道理的，因为您需要某种方式来指定要提取的类型（在上面的例子中为std::string）。

但是，如果我们知道我们想要提取什么，是否可以为输入流定义我们自己的 begin() 和 end() 函数（可能是 std::begin() 和 std::end() 的特化或重载），这样它们将是如上所述通过类成员访问查找找到？

如果先前的查找失败，则从 §6.5.4 中不清楚（至少对我而言）是否会使用依赖于参数的查找来查找函数。另一件需要考虑的事情是std::ios_base 及其派生词已经有一个名为end 的成员，这是一个用于寻找的标志。

这是预期的结果：

std::ifstream file("myfile");
for (const std::string& str : file) {
  // Here, str denotes each element extracted from the file
}

或者：

std::ifstream file("myfile");
for (auto i = begin(file); i != end(file); i++) {
  // Here, *i denotes each element extracted from the file
}

Answer 1

一个明显的方法是为您的流使用一个简单的装饰器，提供类型和必要的接口。这是它的样子：

template <typename T>
struct irange
{
    irange(std::istream& in): d_in(in) {}
    std::istream& d_in;
};
template <typename T>
std::istream_iterator<T> begin(irange<T> r) {
    return std::istream_iterator<T>(r.d_in);
}
template <typename T>
std::istream_iterator<T> end(irange<T>) {
    return std::istream_iterator<T>();
}

for (auto const& x: irange<std::string>(std::ifstream("file") >> std::skipws)) {
    ...
}

Answer 2

它们是否会被依赖于参数的查找找到并不重要，因为您可以将类和函数的特化放在std 命名空间中。

Answer 3

这是一种可能的解决方案。遗憾的是，它确实需要一个额外的结构：

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <iterator>
#include <algorithm>
#include <string>

struct S {
  std::istream& is;
  typedef std::istream_iterator<std::string> It;
  S(std::istream& is) : is(is) {}
  It begin() { return It(is); }
  It end() { return It(); }
};

int main () {
  std::ifstream file("myfile");
  for(auto& string : S(file)) {
    std::cout << string << "\n";
  }
}

另一种解决方案是从std::ifstream派生：

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <iterator>
#include <algorithm>
#include <string>


struct ifstream : std::ifstream {
  // using std::ifstream::ifstream; I wish g++4.7 supported inheriting constructors!
  ifstream(const char* fn) : std::ifstream(fn) {}
  typedef std::istream_iterator<std::string> It;
  It begin() { return It(*this); }
  It end() { return It(); }
};

int main () {
  ifstream file("myfile");
  for(auto& string : file) {
    std::cout << string << "\n";
  }
}

Answer 4

我试图追求将std::begin 和std::end 专门用于派生自std::basic_istream 的类的想法（我不擅长这个模板元编程业务）：

namespace std
{
  template <typename C>
  typename
  std::enable_if<
    std::is_base_of<std::basic_istream<typename C::char_type>, C>::value,
    std::istream_iterator<std::string>>::type
  begin(C& c)
  {
    return {c};
  }

  template <typename C>
  typename
  std::enable_if<
    std::is_base_of<std::basic_istream<typename C::char_type>, C>::value,
    std::istream_iterator<std::string>>::type
  end(C& c)
  {
    return {};
  }
}

实际上，它工作得很好。我没有创建采用 const C& 的版本，因为我认为从 const 流中提取是没有意义的（当我尝试这样做时出现错误）。我也不确定我是否可以让这个动作更友好。所以现在我可以像这样打印出myfile 的内容::

std::ifstream file("myfile");
std::copy(begin(file), end(file), std::ostream_iterator<std::string>(std::cout, " "));

所以这些begin 和end 函数按预期工作。但是，当在基于范围的for 循环中使用时，它会下降。 std::basic_istream 类派生自std::ios_base，它已经有一个名为end 的成员（它是在流中查找的标志）。一旦基于范围的for 循环找到这个，它就会放弃，因为它找不到对应的begin（更不用说end 不是正确的实体）：

main.cpp:35:33: 错误：“std::basic_ifstream”类型的基于范围的“for”表达式有一个“end”成员，但没有“begin”

正如其他人所提到的，在这两种情况下都有效的唯一替代方法是创建一个包装器对象。不幸的是，std::ios_base 中的 end 成员完全破坏了以一种好的方式实现它的任何机会。