C++中STL容器利用迭代器删除元素小结

本文总结了C++ STL容器中使用迭代器删除元素的方法。对于关联容器(如map和set),仅当前迭代器失效,需递增迭代器;对于顺序容器(如vector和deque),所有后续迭代器失效,但erase返回下一个有效迭代器。

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C++中STL容器利用迭代器删除元素小结

在STL容器中删除元素,容易导致迭代器失效,故应该清楚明白其用法,现在总结一下。
转载自:https://blog.youkuaiyun.com/yf_li123/article/details/75003425#comments

1.关联容器

对于关联容器(如map, set, multimap, multiset), 删除当前的iterator, 仅仅会使当前的iterator失效,只要在erase时,递增当前的iterator即可。这是因为map之类的容器,使用了红黑树来实现,插入,删除一个结点不会对其他结点造成影响。使用方式如下例子:
一个例子

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

int main() {
    set<int> valset = { 1,2,3,4,5,6 };
    set<int>::iterator iter;
    for (iter = valset.begin(); iter != valset.end(); ) {
        if (*iter == 3)
            valset.erase(iter++);
        else if (*iter == 4)
            valset.erase(iter++);
        else if (*iter == 6)
            valset.erase(iter++);
        else
            ++iter;
    }
    for (auto i : valset) 
        cout << i << endl;
    return 0;
}

运行结果如下所示:
这里写图片描述
【注意】因为传给erase的是iter的一个副本,iter++是下一个有效的迭代器。

顺序容器

对于序列式容器(如vector,deque,list等),删除当前的iterator会使后面所有元素的iterator都失效。这是因为vector,deque使用了连续分配的内存,删除一个元素导致后面所有的元素会向前移动一个位置。不过erase方法可以返回下一个有效的iterator。使用方式如下,例如:

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

int main() {
    vector<int> val = { 1,2,3,4,5,6 };
    vector<int>::iterator iter;
    for (iter = val.begin(); iter != val.end(); ) {
        if (*iter == 3)
            iter = val.erase(iter);     //返回下一个有效的迭代器,无需+1
        else if (*iter == 4)
            iter = val.erase(iter);     //返回下一个有效的迭代器,无需+1
        else if (*iter == 6)
            iter = val.erase(iter);     //返回下一个有效的迭代器,无需+1
        else
            ++iter;
    }
    for (auto i : val)
        cout << i << endl;
    return 0;
}

运行结果如下所示:
这里写图片描述

<think>我们正在讨论C++顺序容器(如vector, deque, string)中删除元素迭代器的处理问题。用户的问题集中在为什么不能直接使用erase方法删除迭代器以及替代方法是什么。 根据引用内容,我们可以总结如下: 1. 顺序容器(vector, string, deque)在内存中是连续存储的(deque是分段连续)。当删除一个元素时,被删除元素之后的所有元素都会向前移动,导致被删除元素及其之后的所有迭代器失效。 2. 关联容器(set, map等)内部实现是树结构,删除一个元素只会使指向该元素迭代器失效,其他迭代器不受影响。 因此,在顺序容器中,如果我们使用类似关联容器删除方法(如`c.erase(it++)`),虽然`it++`会在删除前将迭代器后移,但由于删除操作导致后面的元素移动,原来的`it`(即传递给`erase`的迭代器)在删除后已经失效,而后续我们试图使用这个失效的迭代器(比如在循环中继续使用)就会导致未定义行为。 相反,顺序容器的`erase`方法会返回一个指向被删除元素之后元素迭代器(即新的有效迭代器),所以我们应该使用这个返回值来更新迭代器。 在C++11之后,所有容器的`erase`方法都返回下一个有效的迭代器,因此我们可以统一使用以下方式: ```cpp for (auto it = c.begin(); it != c.end(); ) { if (should_remove(*it)) { it = c.erase(it); // erase返回下一个迭代器,赋值给it } else { ++it; // 否则,自己递增 } } ``` 但在C++11之前,关联容器的`erase`返回void,所以关联容器需要另一种写法(如`c.erase(it++)`),而顺序容器则必须使用返回值更新迭代器。 现在,我们详细解释顺序容器的情况: ### 为什么顺序容器中不能直接使用`erase(it++)`? 考虑以下代码(顺序容器,如vector): ```cpp std::vector<int> v = {10, 20, 30, 40}; auto it = v.begin() + 1; // 指向20 // 我们想删除20,然后it指向30 v.erase(it++); // 错误! ``` 执行过程: 1. `it++` 产生一个临时迭代器(指向20),然后`it`自身指向30(因为后置++返回原来的值,然后自增)。 2. 调用`erase(临时迭代器)`,删除20。此时,20后面的元素(30,40)都要前移,变成{10,30,40}。 3. 注意:现在`it`指向的位置(原来30的位置)现在变成了30(因为前移,原来30的位置现在变成了20的位置?不对,实际上是:原来20的位置被30覆盖,30的位置被40覆盖,最后位置多出一个未定义?) 实际上,删除20后,元素变为{10,30,40},而`it`在删除前已经自增指向了原来30的位置(即删除后这个位置变成了30?不对,因为删除后,原来30的位置变成了新的第二个元素(即索引1),而`it`指向的是原来30的位置(即索引2),现在这个位置是40(因为30前移到了索引1,40前移到了索引2)。但是,关键问题在于:删除操作导致整个被删除元素之后的迭代器都失效了,包括我们自增后的`it`。所以,即使我们通过后置++让`it`指向了下一个位置,但这个迭代器删除后已经失效了。 因此,我们不能依赖这个自增后的迭代器,它已经失效了。这就是为什么顺序容器不能使用`erase(it++)`的原因。 ### 正确方法 使用`erase`的返回值,它返回被删除元素的下一个元素迭代器(这个迭代器是有效的,因为容器内部已经调整好了)。 ```cpp std::vector<int> v = {10, 20, 30, 40}; auto it = v.begin() + 1; // 指向20 it = v.erase(it); // 删除20,并返回指向30的迭代器(此时30已经移动到原来20的位置) // 现在it指向30(即新的第二个元素) ``` 在循环中,我们使用: ```cpp for (auto it = c.begin(); it != c.end(); ) { if (condition) { it = c.erase(it); // 更新it为erase返回的迭代器 } else { ++it; // 没有删除,正常递增 } } ``` 这样,无论是否删除,`it`都保持有效。 ### 总结 - **顺序容器(vector, deque, string)**:使用`it = c.erase(it)`,因为删除迭代器失效,必须用返回的新迭代器更新。 - **关联容器(set, map, multiset, multimap)**:在C++11之前,使用`c.erase(it++)`(因为`erase`不返回迭代器);在C++11及之后,也可以使用`it = c.erase(it)`(因为`erase`返回下一个迭代器)。 - **C++11之后**:所有容器都支持`it = c.erase(it)`的写法,因此可以统一使用这种写法。 ### 示例代码 顺序容器删除示例(vector): ```cpp #include <iostream> #include <vector> int main() { std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5, 6}; for (auto it = v.begin(); it != v.end(); ) { if (*it % 2 == 0) { // 删除偶数 it = v.erase(it); } else { ++it; } } // 输出:1 3 5 for (auto n : v) { std::cout << n << " "; } return 0; } ``` 关联容器删除示例(set,C++11及以后): ```cpp #include <iostream> #include <set> int main() { std::set<int> s = {1, 2, 3, 4, 5, 6}; for (auto it = s.begin(); it != s.end(); ) { if (*it % 2 == 0) { // 删除偶数 it = s.erase(it); } else { ++it; } } // 输出:1 3 5 for (auto n : s) { std::cout << n << " "; } return 0; } ``` ### 注意事项 1. 在循环中删除元素时,不要忘记更新迭代器(在删除时使用返回值更新,在没有删除时手动递增)。 2. 对于顺序容器,避免在循环中多次删除,因为每次删除都可能导致大量元素移动,效率较低。可以考虑使用“移除-擦除”惯用法(Erase-Remove idiom): ```cpp std::vector<int> v = {1,2,3,4,5,6}; v.erase(std::remove_if(v.begin(), v.end(), [](int n){ return n%2==0; }), v.end()); ``` 这种方法效率更高,因为它只移动一次元素。 ### 相关问题 1. 为什么顺序容器删除元素时会导致迭代器失效? 2. 在C++11之前,关联容器删除元素迭代器如何处理? 3. 如何高效地删除顺序容器中的多个元素? 4. 顺序容器和关联容器在插入操作时迭代器失效有什么不同? 5. 使用基于范围的for循环删除容器元素是否安全? [^1]: C++ STL容器在for循环中删除迭代器 正确方法 it++正确吗 [^2]: 容器迭代器erase [^3]: C++ 关联容器和顺序容器删除元素(erase)时的内部细节 [^4]: 【C++】关于STL容器删除erase问题</think>### 为什么顺序容器中不能直接使用`erase(it++)`删除元素? 在 C++ 的顺序容器(如 `vector`, `deque`, `string`)中,直接使用 `erase(it++)` 删除迭代器会导致**未定义行为**,主要原因如下: #### 1. **内存连续性导致迭代器失效** 顺序容器在内存中连续存储元素。当删除一个元素时,**被删除元素之后的所有元素都会向前移动**,导致: - **被删除元素迭代器 `it` 失效** - **`it` 之后的所有迭代器也全部失效** 例如删除 `vector` 中的元素: ```cpp std::vector<int> v = {10, 20, 30, 40}; auto it = v.begin() + 1; // 指向 20 v.erase(it); // 删除 20 后:{10, 30, 40} ``` 此时: - 原 `it`(指向 20)已失效 ❌ - 原 `it+1`(指向 30)现在指向 `it` 的位置 ✅ - 原 `it+2`(指向 40)现在指向 `it+1` 的位置 ✅ #### 2. `erase(it++)` 的问题分析 ```cpp // 危险操作! c.erase(it++); // 试图通过后置++避免失效 ``` 执行过程: 1. `it++` 返回 `it` 的**原始值**(指向待删除元素) 2. `it` 自增指向下一个元素 3. 调用 `erase(原始值)` 删除元素 4. 删除导致后续元素前移,**此时自增后的 `it` 已指向无效内存**! #### 3. 实际验证(引用[4]示例) ```cpp std::vector<int> v = {10, 20, 30, 40}; auto k = v.begin() + 1; // 指向 20 std::cout << "before erase k=" << *k; // 输出 20 auto k1 = v.erase(k++); // 危险操作! std::cout << "after erase k=" << *k; // 输出 40(但k已失效!) ``` 结果:`k` 指向的位置可能随机变化(未定义行为),程序可能崩溃或输出错误数据[^4]。 --- ### ✅ 正确删除方法:使用 `erase` 返回值 顺序容器的 `erase` 方法会返回**下一个有效迭代器**,直接用它更新循环变量: ```cpp std::vector<int> v = {10, 20, 30, 40}; for (auto it = v.begin(); it != v.end(); ) { if (*it % 20 == 0) { // 删除20的倍数 it = v.erase(it); // ✅ 用返回值更新迭代器 } else { ++it; // ✅ 未删除时正常递增 } } ``` #### 为什么安全? - `erase(it)` 返回**被删除元素的下一个有效迭代器** - 赋值 `it = ...` 确保迭代器始终指向合法位置 - 适用于所有顺序容器(`vector`, `deque`, `string`, `list`)[^2] --- ### 🔍 底层原理对比 | **容器类型** | **存储结构** | **删除操作影响** | 安全删除方式 | |--------------|--------------|----------------------------------|----------------------------| | 顺序容器 | 连续内存 | 被删元素后的**所有迭代器失效** | `it = c.erase(it)` | | 关联容器 | 树结构 | **仅被删元素迭代器失效** | `c.erase(it++)`(C++11前) | | 链表 | 节点指针 | **仅被删元素迭代器失效** | `it = c.erase(it)` | > 📌 **关键结论**: > 顺序容器因**内存连续性**导致迭代器大规模失效,必须用 `erase` 返回值更新迭代器[^3]。 --- ### 🌰 完整示例(删除 vector 中的偶数) ```cpp #include <iostream> #include <vector> int main() { std::vector<int> nums = {1, 2, 3, 4, 5, 6}; // 安全删除:用返回值更新迭代器 for (auto it = nums.begin(); it != nums.end(); ) { if (*it % 2 == 0) { it = nums.erase(it); // ✅ 安全 } else { ++it; } } // 输出结果:1, 3, 5 for (int n : nums) std::cout << n << " "; return 0; } ``` --- ### ⚠️ 注意事项 1. **C++11 统一了删除语法** C++11 起所有容器的 `erase()` 都返回下一个迭代器,可统一使用 `it = c.erase(it)`[^2]。 2. **高效删除多个元素** 需批量删除时,优先用 **Remove-Erase 惯用法**: ```cpp // 删除所有偶数(O(n)复杂度) auto new_end = std::remove_if(v.begin(), v.end(), [](int x){ return x%2==0; }); v.erase(new_end, v.end()); // 一次性删除 ``` 3. **循环中避免冗余操作** 删除后**不要**再手动递增迭代器: ```cpp // 错误示例! it = v.erase(it); ++it; // ❌ 重复递增导致跳过元素 ``` ---
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