Java for ループのいくつかの使用法の分析

J2SE 1.5 は、別の形式の for ループを提供します。この形式の for ループを使用すると、配列やコレクションなどの型のオブジェクトをより簡単な方法で走査できます。この記事では、このループの具体的な使用方法を紹介し、この方法で走査できる独自のクラスを定義する方法を説明し、このメカニズムに関するいくつかの一般的な問題について説明します。

Java プログラムで、配列またはコレクション内の要素を 1 つずつ「処理」または「走査」する場合、通常は for ループを使用してこれを実現します (もちろん、他のタイプのループでも実行できます)不可能ではありません。単に for という単語の長さが比較的短いためなのか、それとも for という単語の意味がこの種の操作に適しているためなのかはわかりません。他のループよりもはるかに一般的に使用されます)。

配列を走査する場合、ループは通常次のように記述されます:

リスト 1: 配列を走査する従来の方法

 /* 建立一个数组 */
 int[] integers = {1， 2， 3， 4};
 /* 开始遍历 */
 for (int j = 0; j < integers.length; j++) {
     int i = integers[j];
     System.out.println(i);
 }

Collection オブジェクトを走査する場合、ループは通常次のように記述されます:

リスト 2: Collection オブジェクトの伝統的な方法のトラバース

/* 建立一个Collection */
 String[] strings = {"A"， "B"， "C"， "D"};
 Collection stringList = java.util.Arrays.asList(strings);
 /* 开始遍历 */
 for (Iterator itr = stringList.iterator(); itr.hasNext();) {
     Object str = itr.next();
     System.out.println(str);
 }

Java 言語の最新バージョンである J2SE 1.5 では、別の形式の for ループが導入されています。この形式の for ループを使用すると、より簡単な方法でトラバース作業を実行できるようになります。

1. 2 番目のタイプの for ループ

厳密に言うと、Java の 2 番目のタイプの for ループは基本的に次の形式になります:

for (ループ変数の型 ループ変数名: トラバースするオブジェクト) ループ本体

Withこの構文では、配列を走査する操作は次のように記述できます:

リスト 3: 配列を走査する簡単な方法

 /* 建立一个数组 */
 int[] integers = {1， 2， 3， 4};

 /* 开始遍历 */
 for (int i : integers) {
     System.out.println(i); /* 依次输出“1”、“2”、“3”、“4” */
 }

ここで使用される for ループは、コンパイル中に次の形式で表示されます:

リスト 4: 同等配列を走査する簡単な方法のコード

 /* 建立一个数组 */
 int[] integers = {1， 2， 3， 4};

 /* 开始遍历 */
 for (int 变量名甲 = 0; 变量名甲 < integers.length; 变量名甲++) {
     System.out.println(integers[变量名甲]); /* 依次输出“1”、“2”、“3”、“4” */
 }

ここでの「変数名 A」は、コンパイラによって自動的に生成される、混乱を引き起こさない名前です。

コレクションを走査する操作は、次のように書くこともできます:

リスト 5: コレクションを走査する簡単な方法

 /* 建立一个Collection */
 String[] strings = {"A"， "B"， "C"， "D"};
 Collection list = java.util.Arrays.asList(strings);

 /* 开始遍历 */
 for (Object str : list) {
     System.out.println(str); /* 依次输出“A”、“B”、“C”、“D” */
 }

ここで使用される for ループは、コンパイル中に次の形式とみなされます:

リスト 6: 同等コレクションをトラバースする簡単な方法のコード

 /* 建立一个Collection */
 String[] strings = {"A"， "B"， "C"， "D"};
 Collection stringList = java.util.Arrays.asList(strings);

 /* 开始遍历 */
 for (Iterator 变量名乙 = list.iterator(); 变量名乙.hasNext();) {
     Object str = 变量名乙.next();
     System.out.println(str); /* 依次输出“A”、“B”、“C”、“D” */
 }

ここでの「変数名 B」も、コンパイラによって自動的に生成される、混乱を引き起こさない名前です。

コンパイル中に、J2SE 1.5 コンパイラーはこの形式の for ループを対応する従来の形式と見なすため、パフォーマンスの問題を心配する必要はありません。

「foreach」と「in」を使用しない理由

Java は、一般に「for-each ループ」と呼ばれるこの種のループをガイドするために (より明確な「foreach」の代わりに) 「for」を使用します。また、(より明示的な「in」ではなく)「:」を使用して、ループ変数名と反復対象のオブジェクトを区切ります。これを行う主な理由は、新しいキーワードの導入によって引き起こされる互換性の問題を回避するためです。Java 言語では、キーワードは変数名として使用できませんが、「foreach」という名前は使用されます。それほど多くはありませんが、「 " は、入力ストリームを表すためによく使用される名前です (たとえば、java.lang.System クラスには、「標準入力ストリーム」を意味する「in」という名前の静的属性があります)。

確かに、キーワードが特定のコンテキストでのみ特別な意味を持ち、通常の識別子として使用できるように構文を巧みに設計することは可能です。ただし、この戦略は文法が複雑になるため、広く採用されていません。

「for-each ループ」の長い歴史

「for-each ループ」は最近作られた制御構造ではありません。この制御構造は、1979 年に正式にリリースされた Bourne シェル (最初の成熟した UNIX コマンド インタプリタ) にすでに組み込まれていました (ループは「for」と「in」によってガイドされ、ループ本体は「do」と「done」によってガイドされます) ）。 " 特定する）。

2. ループ本体内でループ変数が変更されないようにします

デフォルトでは、コンパイラーは 2 番目の for ループのループ本体内でループ変数の再割り当てを許可します。ただし、このアプローチはループ本体の外側の状況に影響を与えず、コードの理解が困難になる可能性があるため、一般的には推奨されません。

Java は、コンパイル中にそのような操作をブロックするメカニズムを提供します。具体的な方法は、ループ変数の型の前に「final」修飾子を追加することです。このように、ループ本体内のループ変数に値を代入すると、コンパイル エラーが発生します。この仕組みにより、「ループ本体内のループ変数を変更する」という意図的または非意図的な操作を効果的に防止できます。

リスト 7: 再代入の無効化

清单10：使用和要被遍历的Collection中的元素相同类型的循环变量
Collection< String> strings = new ArrayList< String>();
 strings.add("A");
 strings.add("B");
 strings.add("C");
 strings.add("D");
 for (String str : integers) {
     System.out.println(str); /* 依次输出“A”、“B”、“C”、“D” */
 }

循环变量的类型可以是要被遍历的对象中的元素的上级类型。例如，用int型的循环变量来遍历一个byte[]型的数组，用Object型的循环变量来遍历一个Collection< String>（全部元素都是String的Collection）等。

清单11：使用要被遍历的对象中的元素的上级类型的循环变量
 String[] strings = {"A"， "B"， "C"， "D"};
 Collection< String> list = java.util.Arrays.asList(strings);
 for (Object str : list) {
     System.out.println(str);/* 依次输出“A”、“B”、“C”、“D” */
 }

循环变量的类型可以和要被遍历的对象中的元素的类型之间存在能自动转换的关系。J2SE 1.5中包含了“Autoboxing/Auto-Unboxing”的机制，允许编译器在必要的时候，自动在基本类型和它们的包裹类（Wrapper Classes）之间进行转换。因此，用Integer型的循环变量来遍历一个int[]型的数组，或者用byte型的循环变量来遍历一个Collection< Byte>，也是可行的。

清单12：使用能和要被遍历的对象中的元素的类型自动转换的类型的循环变量
 int[] integers = {1， 2， 3， 4};
 for (Integer i : integers) {
     System.out.println(i); /* 依次输出“1”、“2”、“3”、“4” */
 }

注意，这里说的“元素的类型”，是由要被遍历的对象的决定的――如果它是一个Object[]型的数组，那么元素的类型就是Object，即使里面装的都是String对象也是如此。

可以限定元素类型的Collection

截至到J2SE 1.4为止，始终无法在Java程序里限定Collection中所能保存的对象的类型――它们全部被看成是最一般的Object对象。一直到J2SE 1.5中，引入了“泛型（Generics）”机制之后，这个问题才得到了解决。现在可以用Collection< T>来表示全部元素类型都是T的Collection。

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