前言

這邊要來整理長期我在 C++ 感到困惑的一個問題，
就是為什麼有時候 for 迴圈 會有 &，有時候 for 迴圈 又沒有 &，
然後有時候沒有 & 也跑得過，有時候看範例卻又不是這樣寫。

直接看程式碼再來解釋

下面這一段程式碼是一個簡化後的例子，它可以用來解釋我目前困惑的所有問題。

我們單純的讓程式印出從 0 到 9，
也宣告了另外一個 arr 從 9 一路到 0。

#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{

    for (int i = 0; i < 10; ++i)
    {
        cout << i;
    }
    cout << endl << "---------------------" << endl;

    int arr[10] = {9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0};
    for (int i = 0; i < 10; ++i)
    {
        cout << arr[i];
    }
    cout << endl << "---------------------" << endl;

    for (int* it = std::begin(arr); it != std::end(arr); ++it){
        cout << it << ", "; // it: address      
        cout << *it << endl; // *it get value       
    }
    cout << endl << "---------------------" << endl;


    for (int &ele : arr)
    {
        cout << ele;
    }
    cout << endl << "---------------------" << endl;

    return 0;
}

結果

解釋區

上面的程式碼大致分為四段，讓我理解了非常多的事情，還有觀念混淆的地方

第一段 for loop 的例子，最單純的數值增加

for (int i = 0; i < 10; ++i)
{
    cout << i;
}

第一段例子是每一位學 c++ 新手都一定最早學到的例子，
他就是一個單純的數值增加，
但大部分開始混亂，都是從下面那幾個例子才開始出現的，例如我XD。

第二段 for loop 的例子，我們是在用 for 增加變數，透過變數去拿取物件

int arr[10] = {9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0};
for (int i = 0; i < 10; ++i)
{
    cout << arr[i];
}

到這裡應該也還不算太混亂，就只是一個透過 array 的 index 去拿取對應的 arr 數值。

第三段 for loop 的例子 (重要)，其實，我們是直接去地址拿值！

for (int* it = std::begin(arr); it != std::end(arr); ++it){
    cout << it << ", "; // it: address      
    cout << *it << endl; // *it get value       
}

讓我觀念開始混亂，就是從這個例子開始的，
碰到 array 數值的拿取，第二種寫法或是第三種寫法都是主流，

• 第二種寫法是透過「index」去拿取 arr 裡面的值

而這個例子，經常有的延伸應用

通常這樣子的寫法會被我們拿來遍歷各種更複雜的資料結構，例如像是 vector…
這也是為什麼我們在 for 的後面，必須要宣告一個指標的原因，
實際上我們就是在不斷地移動記憶體位置，好讓我們去拿取對應的值。

第四段 for loop 的例子 (重要)，其實，我們也是直接去地址拿值！

第四種寫法出現後，更是讓我跟前面的第二、三個例子，整個大爆炸！！！
這也是為什麼這次整理，一開始就在強調，
現在就是要整理 for 迴圈後面出現的東西，
為什麼有時候有 * ? 有 & ?
他們一起出現的時候，我的觀念就爆了XDDD，
開始懷疑人生，跟我是不是不適合寫程式XDDD

for (int &ele : arr)
{
    cout << ele;
}

這個寫法其實還蠻新鮮，是在 C++ 11之後才出現，
因此如果使用 C++ 98 的編譯器是沒有辦法成功執行的。

關於這個寫法的關鍵字，可以搜尋「Range-based for loop」

• Range-based for loop
• Range-based for loop in C++

他一開始出現的用意，是為了幫助我們簡化寫 for loop，
但面對像我這種觀念不穩的人，這個東西出現之後整個就讓我觀念大爆炸XDDD，

總之， 他做的事情非常簡單，就是去指定物件中去拿每一個地址的值。
像上面的表示方法，因為我知道 arr 是 Int array，我就透過 int & 去拿每一個值。

題外話，那不加 & 可以嗎? 為什麼有時候看到不加也可以？

沒錯，不加也可以！
但這也是我們另外今天要另外討論的另外一個主題！

拿參考? 拿真實地址?

為了解決這個問題，我們另外加了一點點程式碼，
這邊我們應該直接看結果就知道差別了。
(先跟人家說，沒錯，印出結果會是一樣的，但注意細節！)

for (int ele : arr)
{
    cout << &ele << ", " << ele << endl;
}
cout << endl << "---------------------" << endl;

for (int &ele : arr)
{
    cout << &ele << ", " << ele << endl;
}
cout << endl << "---------------------" << endl;

• 與他對應的結果

有注意到差別了嗎？仔細看上面「沒有 &」的例子，雖然記憶體位置好像感覺都一樣，
但這並不好！！！
這表示實際上我們多使用了一個 int ele 的記憶體空間。

而且，再仔細觀察一下記憶體位置，
你會發現下面的寫法跟第三個例子印出來的記憶體位址，結果完全一模一樣。

因此上面的寫法實際上我們在 int ele 多跟記憶體要了一個 int 空間，
但實際上這是完全沒有必要的，我們只是單純的要做指標的移動，
不需要新的記憶體空間， 所以這邊使用「int &」的方法會更好。

Reference

• Range-based for loop
• Range-based for loop in C++