意料之外的减法运算

无符号数的 0 减 1 变成了什么？？已知 size_t 一般为 unsigned long long 类型。

#include <iostream>
using namespace std;

int main(void)
{
    size_t i = 0;
    --i;
    cout << i << endl;

    return 0;
}

上述程序输出：

为什么是 18446744073709551615 ？这个数实际上是 2^64-1 。

二进制就是： 11111111 11111111 11111111 11111111 11111111 11111111 11111111 11111111

也就是 -1 的补码。而计算机数值类型是用补码表示的。

按照《计算机组成原理》唐朔飞第 2 版 6.1.2 无符号数 6.1.3 有符号数补码的定义。可以知道 -1 的补码就是 64位全是1 的二进制数。

而计算机中，减法是用加法的补码计算的，0-1 的结果就是 [0]补 + [-1]补 = 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 + 11111111 11111111 11111111 11111111 11111111 11111111 11111111 11111111 = 11111111 11111111 11111111 11111111 11111111 11111111 11111111 11111111

size_t 类型无法逆序迭代

考虑下面的程序，请问输出是什么？

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

void test_reverse_iterate_by_index(void)
{
    cout << "reverses iterate vector by index:";
    
    vector<int> arr{123};

    for (size_t i = arr.size()-1; i >= 0 ; --i)
    {
        cout << arr[i] << " ";
    }
    arr.rbegin();
    cout << endl;
}

int main(void)
{
    test_reverse_iterate_by_index();

    return 0;
}

实际上程序会崩溃

为什么会这样?

如前所述，无符号数没有负数，所有二进制位都表示正整数。

当 i 从 0 减 1 的时候，通过前面的分析，可以知道 0-1的结果 11111111 11111111 11111111 11111111 11111111 11111111 11111111 11111111 作为一个无符号数，在和 0 比较的时候，显然是大于0的。

这就导致程序会访问 arr[ 11111111 11111111 11111111 11111111 11111111 11111111 11111111 11111111] ,这显然越界了。

也就是程序弹出的 Assert failed ： out of range

逆序迭代器 reverse_iterator

所以，我们需要逆序遍历容器的时候，标准库提供了逆序迭代器让我们方便的安全的迭代容器：

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
 
int main()
{
	vector<int> a{ 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 };
	//rbegin() 获取逆序迭代器的第一个迭代器；
	//rend() 获得逆序迭代器的最后一个迭代器的下一个位置（哨兵）
	for (auto itr = a.rbegin(); itr != a.rend(); ++itr)
	{
		cout << *itr << " ";
	}
	return 0;
}

程序输出：