我应该如何以相反的顺序循环 C++ 容器的元素？ [复制]

Question

假设我是一个新手 C++ 程序员。我有一个 C++ 容器；比如说一个向量：

std::vector<int> vec { 12, 34, 56, 78 };

我知道我可以通过一个简单的循环遍历所有元素：

for(std::vector<int>::size_type i = 0; i < vec.size(); i++) {
    std::cout << vec[i] << '\n';
}

也许我什至对现代 C++ 有所了解，所以我知道我可以使用 ranged-for 循环：

for(auto x : vec) {
    std::cout << x << '\n';
}

但是现在，我想以相反的顺序迭代元素。基于范围的 for 循环不会这样工作。使用普通循环，我必须小心并避免下溢，所以也许是这样的？ ：

for(std::vector<int>::size_type i = 0; i < vec.size(); i++) {
    std::cout << vec[vec.size() - i] << '\n';
}

但是 - 我不喜欢循环计数器的含义与我们所看到的相反。但是如果我从vec.size()-1 开始i，我会冒着在最后一个元素之后出现下溢的风险。所以我需要这样做，也许？

for(std::vector<int>::size_type i = vec.size(); i > 0 ; i--) {
    std::cout << vec[i - 1] << '\n';
}

嗯，感觉也不对。我应该使用哪些成语进行反向迭代，哪些是安全的（即不易出错）、美观且合理简洁？

注意事项：

• 我试图使标题尽可能简单（而不是说“反向迭代容器”）。
• 受this question 的启发，其中一个幼稚的反向迭代循环存在错误。
• 我确实不想用元素制作容器的副本，然后以通常的方式反转和迭代。
• 我没有在上面的循环中使用auto& 或const auto&，因为新手编码人员通常不知道它们。

Answer 1

嗯，首先，关于你的两个 sn-ps：部分问题是它们对于实际的新手来说有点容易出错 - 整数下溢，在比较中一个接一个，忘记了 @987654326 @ 表示并将其用作普通索引等。所以我肯定会推荐其他东西。此外，这些 sn-ps 可能会多次调用vec.size()，如果编译器优化得不够好，这将意味着一堆多余的工作。

选项 1：使用迭代器

您可以使用一对迭代器（std::rbegin and std::rend 及其常量变体）对容器进行反向迭代，它们表示容器元素顺序的反转。看起来是这样的：

for(auto it = std::crbegin(vec); it != std::crend(vec); it++) {
    std::cout << *it << '\n';
}

我首先选择了这个选项，因为它（大部分）与 C++98 兼容。那时我们没有std::rbegin() 和std::crbegin()，但我们确实有std::vector 的rbegin() 方法。 std::crbegin() 在 C++11 中引入

选项 2：使用 C++11（及更高版本）范围 for 循环

您可以按摩您的容器 - 无需复制它（尽管可能需要支付一些时间），以便您可以在 ranger for 循环中使用结果。 this SO question 的答案描述了几种方法，启用以下代码：

auto reverse_view = /* magic involving vec; and not making a copy */
for(auto x : reverse_view) {
    std::cout << *it << '\n';
}

它们涉及使用“基础设施”库（即 Boost），或编写几行代码以在 std::pair 中返回迭代器对 - 这足以让 C++ 在 ranged-for loop 中使用。

选项 3：使用 ranged-for 和 C++20 的范围支持

最后，在 C++20 中，这一切都变得更容易了——有了范围支持和std::ranges::reverse_view：

auto reverse_view = std::ranges::reverse_view{vec};
for (const auto& x : reverse_view) {
    std::cout << x << '\n';
}

性能说明

在某些情况下，反向迭代可能会很昂贵 - 因为向后移动或找到容器的末端并不总是微不足道或免费的。考虑一个单向列表（其中每个元素都带有一个指向下一个元素的指针） - 每当您想倒退时，您需要遍历整个列表直到您的当前元素才能知道前一个元素的位置。并不是所有的容器都像向量...