反向迭代器能否替代前向迭代器作为std::generate的参数？

我原本以为std::generate()只接受前向迭代器作为参数，但下面的代码却能正常编译运行，对此我感到困惑：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;

void printer(int i) {
   cout << i << ", ";
}

struct Sequence {
   int start;
   Sequence(int start) :start(start) {}

   int operator() () {
      return start++ % 7;
   }
};


int main() {
   vector<int> v1(4);
   generate(v1.rbegin(), v1.rend(), Sequence(10)); // Line I
   for_each(v1.begin(), v1.end(), printer);
}

这段代码的输出是6, 5, 4, 3,。我想知道：反向迭代器是不是可以隐式转换为前向迭代器？

我曾猜测可能用到了迭代器的.base()方法，于是做了两次尝试：

• Line II：用.base()转换反向迭代器后传入，代码编译通过但运行报错：

  generate(v1.rbegin().base(), v1.rend().base(), Sequence(10)); //Line II
  

• Line III：调换了.base()后的迭代器顺序，编译运行正常，但输出为3, 4, 5, 6,，和原代码逻辑不符：

  generate (v1.rend().base(), v1.rbegin().base(), Sequence(10)); // LINE III
  

解答 #

1. 反向迭代器为何能被std::generate接受 #

首先纠正一个误解：std::generate的迭代器要求是输入迭代器（C++11及以后标准），更早标准是前向迭代器，而反向迭代器本身就满足前向迭代器（甚至是随机访问迭代器，因为vector的反向迭代器属于随机访问类型）的所有要求，因此可以直接传入，不需要任何隐式转换。

2. Line I的运行逻辑 #

v1.rbegin()指向vector的最后一个元素，v1.rend()指向第一个元素的前一个位置。generate会从rbegin()开始，依次给每个迭代器指向的位置赋值：

• 第一次调用Sequence(10)：返回10%7=3，start变为11，赋值给v1[3]
• 第二次：返回11%7=4，start变为12，赋值给v1[2]
• 第三次：返回12%7=5，start变为13，赋值给v1[1]
• 第四次：返回13%7=6，start变为14，赋值给v1[0]

最后for_each从begin()到end()遍历输出，就是v1[0], v1[1], v1[2], v1[3]，也就是6, 5, 4, 3,。

3. Line II报错的原因 #

反向迭代器的.base()方法返回的是对应的正向迭代器，但有个关键规则：反向迭代器it指向的元素，和it.base()指向的元素是相邻的——it.base()指向it所指元素的下一个位置。

• v1.rbegin().base()等价于v1.end()（因为rbegin()指向最后一个元素，下一个位置就是尾后迭代器）
• v1.rend().base()等价于v1.begin()（rend()指向第一个元素的前一个位置，它的base就是第一个元素的迭代器）

所以Line II传入的范围是[v1.end(), v1.begin())，这是一个无效的反向范围，generate尝试访问这个范围的元素会触发越界，导致运行报错。

4. Line III输出不同的原因 #

Line III传入的范围是[v1.begin(), v1.end())，也就是正向遍历vector的所有元素。generate会依次给v1[0]到v1[3]赋值：

• 第一次赋值3给v1[0]，第二次4给v1[1]，第三次5给v1[2]，第四次6给v1[3]

最后遍历输出就是3, 4, 5, 6,，和Line I的反向填充逻辑完全相反，所以结果不同。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者JBolt