为什么 std::list 上的 push_back 会更改用 rbegin 初始化的反向迭代器？

Question

根据我发现的一些 STL 文档，在 std::list 中插入或删除元素不会使迭代器无效。这意味着它可以遍历一个列表（从begin() 到end()），然后使用push_front 添加元素。

例如，在下面的代码中，我用元素 a、b 和 c 初始化一个列表，然后循环遍历它并执行元素的 push_front。结果应该是cbaabc，这正是我得到的：

std::list<std::string> testList;
testList.push_back("a");
testList.push_back("b");
testList.push_back("c");

for (std::list<std::string>::iterator itList = testList.begin(); itList != testList.end(); ++itList)
   testList.push_front(*itList);

for (std::list<std::string>::const_iterator itList = testList.begin(); itList != testList.end(); ++itList)
   std::cout << *itList << std::endl;

当我使用反向迭代器（从rbegin() 循环到rend()）并使用push_back 时，我预计会有类似的行为，即abccba 的结果。但是，我得到了不同的结果：

std::list<std::string> testList;
testList.push_back("a");
testList.push_back("b");
testList.push_back("c");

for (std::list<std::string>::reverse_iterator itList = testList.rbegin(); itList != testList.rend(); ++itList)
   testList.push_back(*itList);

for (std::list<std::string>::const_iterator itList = testList.begin(); itList != testList.end(); ++itList)
   std::cout << *itList << std::endl;

结果不是abccba，而是abcccba。没错，又多了一个c。

看起来第一个 push_back 也改变了用 rbegin() 初始化的迭代器的值。在 push_back 之后，它不再指向列表中的第三个元素（之前是最后一个），而是指向第四个元素（现在是最后一个）。

我使用 Visual Studio 2010 和 GCC 对此进行了测试，都返回了相同的结果。

这是一个错误吗？还是我不知道的反向迭代器的一些奇怪行为？

Answer 1

标准规定迭代器和引用在插入期间保持有效。它没有说明反向迭代器。 :-)

rbegin() 返回的reverse_iterator 内部包含end() 的值。在push_back() 之后，这个值显然与以前不同。我认为标准没有说明它应该是什么。明显的替代方案包括列表的前一个最后一个元素，或者如果它是一个固定值（如哨兵节点），它会停留在末尾。

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技术细节：rend() 返回的值不能指向begin() 之前，因为那是无效的。所以决定rend() 应该包含begin() 的值，并且所有其他反向迭代器再移动一个位置。 operator* 对此进行了补偿并访问了正确的元素。

24.5.1 反向迭代器的第一段说：

类模板reverse_iterator是一个迭代器适配器，它从定义的序列的末尾进行迭代 通过其底层迭代器到该序列的开头。反向之间的基本关系 迭代器及其对应的迭代器 i 由身份建立：
&*(reverse_iterator(i)) == &*(i - 1)。

Answer 2

我认为要理解这一点，最好先将for 循环重新转换为while 循环：

typedef std::list<std::string> container;

container testList;
testList.push_back("a");
testList.push_back("b");
testList.push_back("c");

container::reverse_iterator itList = testList.rbegin(); 
while (itList != testList.rend()) {
    testList.push_back(*itList);
     ++itList;
}

除此之外，我们还必须了解reverse_iterator 的一般工作原理。具体来说，reverse_iterator 确实指向元素 after，当您取消引用它时，您会得到它。 end() 产生一个迭代器，只在容器的末尾之后——但是对于像数组这样的东西，没有定义的方法来指向容器的开头之前。相反，C++ 所做的是让迭代器从结束之后开始，然后一直到开始，但是当你取消引用它时，你会得到它实际指向的 before 元素。

这意味着你的代码实际上是这样工作的：

在那之后，你得到了几乎你所期望的，推回 B 然后 A，所以你最终得到 ABCCCBA。

Answer 3

尝试对两者都使用迭代器。试试：

std::list<std::string>::iterator i = testList.end(); 

并使用 --i 反转