为何C++中for语句的体语句与迭代表达式处于不同作用域？

根据C++标准中stmt.for章节的定义：

for语句

for (init-statement condition; expression) statement

等价于

{
    init-statement
    while (condition) {
        statement
        expression;
    }
}

例外情况：init-statement与condition处于同一作用域；另外statement中（未嵌套在其他迭代语句内）的continue会在重新计算condition前执行expression。

一、statement与expression作用域不重叠的验证 #

#include <iostream>

int main() {
    for (; ; std::cout << i) {
        int i = 0;
        std::cout << i;
        break;
    }

    return 0;
}

Clang编译报错：

main.cpp:4:27: error: use of undeclared identifier 'i'
    for (; ; std::cout << i) {
                          ^
1 error generated.

可见statement内定义的i无法被expression访问。

二、init-statement与statement作用域重叠的验证 #

#include <iostream>

int main() {
    for (int i = 0; ;) {
        std::cout << i;
        break;
    }

    return 0;
}

Clang运行输出：

0

init-statement中定义的i可以被statement正常访问。

三、init-statement与expression作用域重叠的验证 #

#include <iostream>

int main() {
    for (int i = 0; ; std::cout << i) {
        break;
    }

    return 0;
}

Clang运行无报错（无输出是因为循环直接break），说明init-statement定义的i可以被expression访问。

原因解析 #

从标准给出的等价转换代码就能直接看明白：

• expression位于while循环体的外部层级（和statement所在的内部花括号同级），而statement处于while的内部块作用域；
• 内部块的变量无法被外部层级的代码访问，因此statement里定义的变量无法被expression获取；
• init-statement处于最外层的块作用域，不管是内部的statement还是外部的expression，都能访问这个外层作用域的变量，所以init-statement和两者都共享作用域。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Géry Ogam