【C++】双方向イテレータ（Bidirectional Iterator）の基本と使い方を徹底解説

C++の双方向イテレータとは？

双方向イテレータ（Bidirectional Iterator）とは、範囲内の要素シーケンスに対して「末尾方向」と「先頭方向」の両側からアクセスできる特権を持つイテレータのことです。リスト（list）、マップ（map）、セット（set）といったコンテナに対して動作します。

双方向イテレータは前方イテレータ（Forward Iterator）と同じ性質をすべて備えていますが、唯一異なる点としてデクリメント（--）操作が可能であるという特徴があります。

双方向イテレータの主なプロパティ

ここで、Xは双方向イテレータ型、a および b はそのイテレータ型のオブジェクト、t はイテレータが指す型のオブジェクト（あるいは X 型オブジェクトの間接参照によって返される左辺値に代入可能な他の型のオブジェクト）を表します。

C++における双方向イテレータのポイント

• 双方向イテレータは、前方イテレータのすべての機能に加えて、前置（prefix）および後置（postfix）デクリメント演算子をサポートしています。
• このタイプのイテレータは、末尾方向と先頭方向の両方から要素にアクセスできます。
• ランダムアクセスイテレータも双方向イテレータの一種です。
• 双方向イテレータは前方イテレータの機能を備えていますが、唯一の違いはデクリメント（後退）操作も行える点です。

処理の入力と出力の関係は以下のようになります。

Input: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Output: 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

サンプルコード

#include <iostream>
#include<iterator>
#include<vector>
using namespace std;
int main() {
    vector<int> vec{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};
    vector<int> ::iterator it;
    vector<int> :: reverse_iterator rev_it;
    for(it = vec.begin(); it != vec.end(); it++)
       cout<<*it<<" ";
       cout<< endl;
    for(rev_it = vec.rbegin(); rev_it!= vec.rend(); rev_it++)
       cout<<*rev_it<<" ";
}

このサンプルコードでは、まず通常のイテレータ it を使って vector の要素を begin() から end() まで先頭から末尾へ向かって順に出力し、次にリバースイテレータ rev_it を使って rbegin() から rend() まで逆順に要素を出力しています。これにより、双方向イテレータの特性を活かして前後両方向の走査を実現しています。

実行結果

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1