使用rbegin()和begin()进行反向迭代

Question

当我们以相反的方向迭代时，我发现大多数人使用以下结构：

for (auto it = vec.rbegin(); it != vec.rend(); it++)
{
    // block of code //
}

然而，我长期以来一直对使用它有疑问，并想知道为什么以下代码无法正常工作。

我们知道，最后一个元素的索引比数组中任何元素的索引都要高，并且数组将占用连续的内存。

我的主要疑问是在反向迭代时，为什么不应该使用 it--？

我想知道以下代码不起作用的原因。我从 rbegin 开始循环，也就是最后一个元素，一直到第一个元素。在每次迭代中，我将 it 减少一。

for (auto it = vec.rbegin(); it >= vec.begin(); it--)
{
    cout << *it << endl;
}

即使以下代码也不可用，为什么？

for(auto it = vec.rbegin(); it >= vec.begin(); it++)
{
    cout << *it << endl;
}

- Peicherla Asrith Varma

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++是用于推进迭代器的运算符，即使是向后的迭代器也是如此。你需要向后多走一步（因此是++）。请注意，在C++20中，您还可以使用https://en.cppreference.com/w/cpp/ranges/reverse_view，这可能更有意义。 - Pepijn Kramer

你能解释一下为什么你认为 FOR(auto it=vec.rbegin();it>=arr.begin();it++) 会起作用吗？FOR - 这是一个宏吗？vec 和 arr 是什么？比较反向迭代器和普通迭代器？ - Ted Lyngmo

你可以将rbegin()理解为一个特殊指针的数据结构，其中++运算符被重载为--。总的来说，这只是一个设计问题。如果你使用得更多，你可能会意识到这样的统一设计在使用中有许多好处。 - Xin Cheng

最好不要将rbegin()指针与begin()进行比较，因为它们是不同的东西。考虑一个列表{1,2}，begin()指向1，rbegin()指向2，end()指向2之后的位置，rend()指向1之前的位置。 - Xin Cheng

“not working”在描述问题时并不是很有用。你应该阅读编译器的错误信息，通常它包含了很多有用的信息。如果你不理解错误信息，没关系，把它包含在问题中，其他人可以解释。 - 463035818_is_not_a_number

Answer 1

首先，在给定的代码中，for循环的条件由于类型不匹配而出现问题。

vec.rbegin() 给出了 std::vector::reverse_iterator，而 vec.begin() 给出了 std::vector::iterator；它们是不同的类型，因此不能进行比较。因此，在这些地方你会得到编译器错误。

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迭代倒序时，为什么我们不应该使用 it--？

请参见来自 std::reverse_iterator 的以下参考图片：

当你使用 rbegin() 时，你从最后一个元素开始。为了继续前进（就像每个迭代器实现一样），它使用 operator++。 这里的前进意味着向后迭代，因为起点是最后一个元素。因此，你应该使用 it++ 或 ++it。

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然而，在最后一个for循环示例中，只存在类型不匹配的问题。使用 ^✱std::reverse_iterator::base()，你可以获取/转换反向迭代器到相应的基本迭代器，并将它与 vec.begin() 进行比较。

这意味着以下更改将使其正常工作：

for (auto it = vec.rbegin(); it.base() != vec.begin(); ++it)
//                           ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
{
   std::cout << *it << " ";
}

查看演示

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附注:

• 虽然上面的方法是可行的，但我强烈建议使用相同的迭代器进行比较，这样可以使代码更加自然，易于其他开发人员理解，并且减少错误。
• ^✱阅读更多: 可以将反向迭代器转换为正向迭代器吗？

- JeJo

Answer 2

总的来说，这只是一个设计问题，设计师以那种方式设计了begin、rbegin、end和rend。

以一个包含三个元素{1,2,3}的容器为例。

• begin()指向1，end()指向3之后的位置
• rbegin()指向3，rend()指向1之前的位置。

你可以将rbegin()理解为一个特殊的数据结构，它有一个特殊的指针（也称为迭代器），使得+运算符被重载为-。

你可以使用rbegin()和begin()混合使用，但不建议这样做，因为它们是不同的东西。而且大多数情况下混合使用总是容易出错的。

- Xin Cheng

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这只是一个演示，展示了 begin() 和 rbegin()。它并不意味着显示基本用法。上面的例子的目的并不是展示正确的方式，只是为了比较和展示我的描述的想法。感谢 @JeJo。 - Xin Cheng

Answer 3

反向迭代器旨在模仿正向迭代器（而迭代器总体上旨在模仿指针），因此可以编写一种不受类型限制的算法，适用于两种类型。所有迭代器都使用operator++前进并使用operator--后退，其中：

• 正向迭代器向前方向前进并向后方向后退

• 反向迭代器向后方向前进并向前方向后退

- Remy Lebeau

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是的，但我也单独为反向迭代器编写了它++，但代码还没有运行，我的确切疑问是我从vec.rbegin()即最后一个元素开始，一直到vec.begin()即第一个元素，但代码不运行，请为我澄清这个疑问。 - Peicherla Asrith Varma

正如其他人已经指出的那样，@PeicherlaAsrithVarma，您正在混合使用不同类型的迭代器，这是未定义行为。使用rbegin()时，您需要向rend()迭代，而不是begin()。它们不是同一件事。您是否阅读过 https://en.cppreference.com/w/cpp/iterator/reverse_iterator？ - Remy Lebeau