【C++知识】关于迭代器失效的几种情况

最新推荐文章于 2024-04-22 00:15:16 发布

烊萌

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分类专栏： C++ 文章标签： C++容器知识迭代器失效 vector map

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前言

关于面试时有被问到过这类问题，当时由于只一知半解，回答的不是特别好，所以今天自己特意来实验一下。希望能帮助大家有同样疑惑的人解答疑惑！

关于迭代器失效的几种情况

迭代器（iterator）类似于指针的效果，比如有自加(it++)、解引用(*it)的效果。对于vector容器，它的底层就是一段连续的空间，所以对于以上两种效果很容易满足，即在vector内部就是一个普通的指针。而对于其他的容器，比如链表(list)，它的底层不是一段连续的空间，所以对于自加(it++)这种效果是不能用一个普通指针来进行实现的，所以它把iterator封装成了一个类，在类中对自加(it++)这种操作符进行运算符重载operator ++()，让大家进行迭代器操作时，看似和指针一样的效果。这是关于迭代器的两种不同的实现形式，当然内部还有很多细节就不一一介绍了，大家想了解更多，可以查阅侯捷老师的《STL源码剖析》这本书。

1、序列式容器迭代器失效【vector】

失效情况总结：

当使用erase方法后：指向删除节点后的迭代器全部失效
当使用push_back方法后：end操作返回的迭代器肯定失效，关于end之前的迭代器则可能失效，也可能不会失效，若push_back操作后，capacity没有变化，则不会失效，如果有变化则会失效。

使用erase

#include<iostream>
#include<vector>

using namespace std;

int main(){
    
    vector<int> q{1,2,3,4,5,6};
    //在这里想把大于2的元素都删除
    for(auto it=q.begin();it!=q.end();it++){
        if(*it>2)
            q.erase(it);//这里就会发生迭代器失效
    }
    //打印结果
    for(auto it=q.begin();it!=q.end();it++){
        cout<<*it<<" ";
    }
    cout<<endl;
    return 0;
}

解释：对于erase操作后，会返回下一个元素的迭代器，也就是后面的元素会向前移动一个，然后循环体外又进行一次自加，相当于到了下下个元素的位置，因此发生了这种现象。

解决方法如下：

//在这里想把大于2的元素都删除
    for(auto it=q.begin();it!=q.end();)
    {
        if(*it>2)
        {
            it=q.erase(it);//这里会返回指向下一个元素的迭代器，因此不需要再自加了
        }
        else
        {
            it++;
        }
    }

使用push_back

（1）不会使前面的迭代器失效

#include<iostream>
#include<vector>

using namespace std;

int main(){
    
    vector<int> q;
    q.push_back(1);
    q.push_back(2);
    q.push_back(3);
    
    cout<<"原容器容量："<<q.capacity()<<endl;
    auto it_start=q.begin(),it_end=q.end();

    q.push_back(4);//利用push_back添加一个元素
    cout<<"push_back后容器容量："<<q.capacity()<<endl;
    cout<<"利用原先迭代器进行遍历容器结果：";
    while(it_start!=it_end){
        cout<<*it_start<<" ";
        it_start++;
    }
    cout<<endl;
    
    cout<<"利用更新后迭代器进行遍历容器结果：";
    for(auto it=q.begin();it!=q.end();it++){
        cout<<*it<<" ";
    }
    cout<<endl;
    return 0;
}

解释：我们可以发现，当容器的容量capacity前后没有改变时，只会使end操作符返回的迭代器失效，而之前的迭代器并没有失效。这是因为capacity没有扩充，那么就是在原先分配的内存上继续进行添加元素，所以前面的迭代器不会失效。

（2）会使前面的迭代器也失效

#include<iostream>
#include<vector>

using namespace std;

int main(){
    
    vector<int> q;
    q.push_back(1);
    q.push_back(2);
    q.push_back(3);
    q.push_back(4);
    
    cout<<"原容器容量："<<q.capacity()<<endl;
    auto it_start=q.begin(),it_end=q.end();

    q.push_back(5);//利用push_back添加一个元素
    cout<<"push_back后容器容量："<<q.capacity()<<endl;
    cout<<"利用原先迭代器进行遍历容器结果：";
    while(it_start!=it_end){
        cout<<*it_start<<" ";
        it_start++;
    }
    cout<<endl;
    
    cout<<"利用更新后迭代器进行遍历容器结果：";
    for(auto it=q.begin();it!=q.end();it++){
        cout<<*it<<" ";
    }
    cout<<endl;
    return 0;
}

解释：在这里，我们会发现前后两者的容量capacity不一样，利用原先迭代器进行遍历的结果，也和最后用更新后的迭代器进行遍历结果的前4个元素值不一样。这就是所有的迭代器都失效了，原因是因为vector当当前容量不足时，会去另外一段空闲的内存开辟一个是原先容量两倍大的内存，并把原先地方的值依次复制到新的内存中，原先内存即是空闲内存，可被任何程序使用，即是不确定的值，因此利用原先的迭代器进行遍历，最后结果也是不确定的。