c++STL 迭代器失效的三种情况总结

本文详细介绍了C++ STL中迭代器失效的三种常见情况:序列式容器(如vector, deque)、链表式容器(如list)及关联容器(如map, set)。通过具体示例,展示了不同容器类型中迭代器失效的原因及其正确处理方式。

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c++STL 迭代器失效的三种情况总结

参考

1.序列式容器(如 vector, deque)中迭代器失效

因为 vetor、deque 使用了连续分配的内存,erase操作删除一个元素导致后面所有的元素都会向前移动一个位置,这些元素的地址发生了变化,所以当前位置到容器末尾元素的所有迭代器全部失效。

#include<iostream>
#include<vector>

using namespace std;

int main()
{
	vector<int> q;

	for (int i = 0;i<10;i++)
	{
		q.push_back(i);
	}
	
	// 在这里想把大于5的元素都删除
	vector<int>::iterator   it = q.begin();
	//注意这里使用while条件循环判断,不使用for循环
	while (it != q.end())
	{
		//1.正确版本
		if (*it > 5)
		{
			it = q.erase(it); //返回删除后的第一个元素位置(地址),(删除3的指针,返回4的指针)
		}else{
			it++;
		}

		//2.错误版本
		//if (*it > 2)
		//{
		//	q.erase(it); //迭代器失效
		//}
	}
	
	// 打印结果
	for (vector<int>::iterator  it = q.begin(); it != q.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;

	return 0;
}

2.链表式容器(如 list)中迭代器失效

链表式容器(如 list),删除当前的 iterator,仅仅会使当前的 iterator 失效,
这是因为 list 之类的容器,使用了链表来实现,插入、删除一个结点不会对
其他结点造成影响。只要在 erase 时,递增当前 iterator 即可,并且 erase 方法可以返回下一个有效的 iterator。

#include <iostream>
#include <list>

using namespace std;


int main()
{
	list<int> l1;
	for(int i = 0;i<10;i++)
	{
		l1.push_back(i);
	}

	list<int>::iterator iter;
	iter = l1.begin();
	while(iter != l1.end())
	{
		//1.正确版本
		//if (*iter  > 3)
		//{
		//	l1.erase(iter++);
		//}else
		//{
		//	iter++;
		//}
		
		//2.正确版本
		if (*iter  > 3)
		{
			iter = l1.erase(iter);
		}else
		{
			iter++;
		}

		//3.错误版本
		//if (*iter  > 3)
		//{
		//	l1.erase(iter++);
		//}
	}
	for(iter = l1.begin() ; iter != l1.end() ; iter++)
	{
		cout<<*iter<<" ";
	}
	cout<<endl;

	return 0;
}

3.关联容器(如 map, set,multimap,multiset)中迭代器失效

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 iterator 即可。这是因为 map 之类的容器,使用了红黑树来实现,插入或者删除
一个结点不会对其他结点造成影响。erase 迭代器只是被删元素的迭代器失效,但是返回值
为 void,所以要采用erase(iter++)的方式删除迭代器,即删除之前先递增。

#include <iostream>
#include <sstream>//->stringstream
#include <map>

using namespace std;

int main()
{
	map<int, string> dataMap;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		string strValue = "Hello, World";

		stringstream ss;
		ss<<i;
		string tmpStrCount;
		ss>>tmpStrCount;
		strValue += tmpStrCount;
		dataMap.insert(make_pair(i, strValue));
	}

	cout<<"Map元素内容为:"<<endl;
	map<int, string>::iterator iter;
	for (iter = dataMap.begin(); iter != dataMap.end(); iter++)
	{
		int nKey = iter->first;
		string strValue = iter->second;
		cout<<strValue<<endl;
	}

	cout<<"内容开始删除:"<<endl;
	//删除操作引发迭代器失效
	iter = dataMap.begin();
	while(iter != dataMap.end())
	{
		int nKey = iter->first;
		string strValue = iter->second;

		if (nKey % 2 == 0)
		{
			//1.正确版本
			//map<int, string>::iterator tmpIter = iter;
			//iter++;
			//dataMap.erase(tmpIter);

			//2.正确版本
			dataMap.erase(iter++);//这样也行

			//3.错误版本
			//dataMap.erase(iter);
		}else{
			iter++;
		}
	}

	//输出信息
	for (iter = dataMap.begin(); iter != dataMap.end(); iter++)
	{
		int nKey = iter->first;
		string strValue = iter->second;
		cout<<strValue<<endl;
	}

	return 0;
}
### C++ STL迭代器失效的原因 在 C++ 的标准模板库(STL)中,迭代器是一种通用工具,用于访问容器中的元素。然而,在某些情况下,当对容器进行修改操作时,可能会导致迭代器失效。这种现象的根本原因在于容器内部存储机制的变化。 #### 原因分析 1. **动态内存分配** 对于像 `std::vector` 和 `std::string` 这样的连续存储容器,每当其容量不足而需要扩展时,会触发重新分配内存的操作。此时,旧的内存会被释放,新的内存被分配,所有指向原有内存地址的迭代器都会因此失效[^1]。 2. **删除或插入操作** 当从容器中删除或插入元素时,可能会影响其他元素的位置。例如: - 在 `std::vector` 或 `std::deque` 中删除某个元素后,后续元素向前移动,这使得原本指向这些元素的迭代器不再有效。 - 插入新元素也可能引发类似问题,尤其是对于连续存储的容器,因为它们可能需要调整大小以容纳新增加的内容[^2]。 3. **关联容器的行为差异** 关联容器如 `std::set`, `std::map`, `std::unordered_set`, 和 `std::unordered_map` 使用的是基于节点的数据结构而非连续数组。在这种设计下,只有特定类型的迭代器会在特殊条件下失效。比如,在 `std::map` 上调用成员函数 `erase(iterator)` 不会使任何现有迭代器失效;但如果通过范围形式清除整个子集,则仅该范围内涉及的那些迭代器受到影响[^3]。 --- ### 解决方案 针对不同情况下的迭代器失效问题,可以采取相应的措施: #### 方法一:更新迭代器返回值 许多容器提供了一种安全的方式来处理这种情况——即让修改操作返回一个新的有效迭代器。例如,在执行删除操作时,可以通过如下方式进行修正: ```cpp for(auto it = nums.begin(); it != nums.end(); ){ if(*it < threshold){ it = nums.erase(it); } else{ ++it; } } ``` 这里每次成功删除一个满足条件的元素后,立即获取并使用由 `nums.erase()` 返回的新迭代器位置[^1]^。 #### 方法二:采用局部作用域内的临时变量保存状态 另一种常见做法是在循环体内创建额外控制逻辑来跟踪当前进度以及潜在变化的影响。考虑下面的例子展示如何向量前部添加项目而不破坏外部指针链路: ```cpp auto it = vec.begin(); for(; it != vec.end(); ++it){ if(*it % 2 ==0 ){ it=vec.insert(it,*it-1); ++it;//跳过刚加入的那个项避免重复计算 } } ``` #### 方法三:利用更高层次抽象算法代替手动管理 现代C++提供了丰富的算法支持,能够减少直接操控原始迭代器的机会从而降低风险。例如替换显式的遍历代码块为更简洁的形式: ```cpp #include<algorithm> //... remove_if(nums.begin(), nums.end(), [](const int& value){return value<threshold;} ); nums.shrink_to_fit();//清理多余空间可选步骤 ``` 这种方法不仅提高了程序可读性和维护便利度,还自动规避了一些常见的陷阱[^4]^. --- ### 示例代码综合应用 以下是结合上述理论的一个完整实例演示正确处理各种场景的方法: ```cpp #include <iostream> #include <vector> using namespace std; int main(){ vector<int> data={5,2,-9,8}; // 删除负数的同时保持迭代器有效性 for(auto iter=data.begin();iter!=data.end();){ if(*iter<0){ iter=data.erase(iter); }else{ ++iter; } } // 输出剩余正整数列表 cout<<"Positive numbers:"<<endl; for(const auto &num:data){ cout<<num<<"\t"; } cout<<endl; return EXIT_SUCCESS; } ``` --- ###
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