为什么增强的for循环的局部变量必须是局部的？

林鸿彩

2023-03-14

问题内容：

根据Java语言规范§14.14.2，增强for循环的变量必须在循环本地。换句话说，它将编译为：

for (State state : State.values()) {
    // do something for each state
}

但这不是：

State state;
for (state: State.values()) {
    // do something for each state
}

JLS没有为这种语言设计选择提供任何依据。我可以看到如果通过final或通过注释修改了局部变量的原因，为什么必须出现类型名称，但是我不明白为什么不允许在其他地方声明的变量的裸名。是否有人对为什么施加此限制有任何见解？

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到目前为止，有几个答案似乎表明，循环之外发生的事情是按这种方式设计语言的原因。也许仔细研究一下JLS所说的话，就能弄清楚为什么我没有这样的说服力。考虑下面的循环，State枚举在哪里：

for (State state : State.values()) {
    // ...
}

State.values() 是一个数组，因此根据JLS，循环在功能上等同于：

State[] a = State.values();
for (int i = 0; i < a.length; i++) {
    State state = a[i];
    // ...
}

现在显然可以编写出后面的循环：

State state;
State[] a = State.values();
for (int i = 0; i < a.length; i++) {
    state = a[i];
    // ...
}

从概念上讲，该最后一个（完全合法的）循环可以用作for上面第二个增强循环（未编译的循环）的功能等效项。

类似地，如果stateList是Iterable<State>（不是数组），则此循环：

for (State state : stateList) {
    // ...
}

在功能上等同于：

for (Iterator<State> iterator = stateList.iterator(); iterator.hasNext(); ) {
    State state = iterator.next();
    // ...
}

像以前一样，后面的循环可以这样写：

State state;
for (Iterator<State> iterator = stateList.iterator(); iterator.hasNext(); ) {
    state = iterator.next();
    // ...
}

同样，这可以用作（非法）的功能等效项：

State state;
for (state : stateList) {
    // ...
}

在每种情况下，当循环退出时，的值state都定义得很好（如果没有用的话）。同样，与常规循环一样，for使用未定义的裸变量名称（例如，行State state;丢失或超出范围）的增强型循环可能会在编译时捕获。那么从语言设计的角度来看，这是什么问题呢？语言设计者为何将这种结构定为非法？

问题答案：

一种好处/理由是局部变量不会污染您的代码。让我给出一个普通的循环示例（出于类比，这不是一个确切的例子，因此没有迭代器使用）：

int i;
for(i=0;i<10;i++)
  do...something

int j;
for(j=0; i<10; j++)
  do...something

现在，在上面的代码中，如果仔细观察，您将发现一个潜在的错误。i已被错误地用于循环遍历的循环中j。

因此，增强型循环尝试通过在本地创建变量来确保安全，从而可以避免上述问题。