为什么std::vector<int>::iterator的"operator<“在超出范围时(在.begin()之前)似乎会比较绝对值？

Question

关于std：：向量的偏好似乎没有任何std::vector<T>::iterator类型的链接。因为它是连体内存上的双向迭代器，所以我认为它可以是“负的”。

std::distance(vec.begin(), std::prev(vec.begin())生成-1，最后我使用std::distance来比较循环的迭代器。

但我原以为while(iterLeft < iterRight)是一个有效的支票，而且它比while(std::distance(iterLeft, iterRight) > 0)短。

然而，这段代码表明，由于某种原因，operator<似乎比较了绝对值：

(这段代码是用来重新创建问题的。实际代码有一个可变大小的向量作为输入)。

#include <vector>
#include <iostream>

int main()
{
    std::vector<int> vec{};
    auto iterLeft = vec.begin(),
        iterRight = std::prev(vec.end());

    std::cout << "Left = " << std::distance(vec.begin(), iterLeft) 
        << ", Right = " << std::distance(vec.begin(), iterRight) 
        << ", Left < Right: " << std::boolalpha << bool(iterLeft < iterRight)
        << std::endl;

    return 0;
}

返回的程序:0 左= 0，右= -1，左<右: true

https://godbolt.org/z/PErY35Ynj

因此，基本上UB不是由引起的，不是由std::prev(vec.end())造成的，而是由迭代器超出范围(在.begin()之前)造成的。

代码示例只是重新创建问题。最初，代码是使用2个迭代器遍历数组，目的是使代码具有声明性(意思是在不进行显式检查的情况下处理空数组)。

for (auto leftIter = vec.begin(), rightIter = std::prev(vec.end()); leftIter < rightIter;)
{
 // do stuff
 ++leftIter;
 --rightIter;
}

在大多数情况下，代码工作正常，但是数组是空的。这就是问题所在。

Answer 1

如果将有效迭代器应用到相同的范围，std::distance可以产生负值，而operator<可以用于将有效迭代器的排序与相同范围的排序进行比较。它以预期的方式进行了这种比较。iterLeft < iterRight将等同于std::distance(iterLeft, iterRight) > 0。

然而，唯一有效的迭代器是从begin()到end()的范围内的迭代器。试图在“begin()”之前或“end()”之后获取迭代器会导致未定义的行为。

因此，std::distance(vec.begin(), std::prev(vec.begin())不会导致-1。它有未定义的行为。

类似地，在代码块中，std::prev(vec.end())具有未定义的行为，因为向量是空的，所以是vec.begin() == vec.end()。