迭代器失效的问题

本文详细介绍了C++ STL标准模板库中的各种容器类型,包括标准序列容器如vector、deque和list等,以及关联容器如set、map等。文章还探讨了不同容器的特点、迭代器失效的情况及如何高效地进行元素删除操作。

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一. 种类:
  • 标准STL序列容器:vector、string、deque和list。
  • 标准STL关联容器:set、multiset、map和multimap。
  • 非标准序列容器slist和rope。slist是一个单向链表,rope本质上是一个重型字符串
  • 非标准关联容器hash_set、hash_multiset、hash_map和hash_multimap。
  • 几种标准非STL容器,包括数组、bitset、valarray、stack、queue和priority_queue

      值得注意的是,数组可以和STL算法配合,因为指针可以当作数组的迭代器使用。

  二.删除元素
如果想删除东西,记住 remove 算法后,要加上 erase
所谓删除算法,最终还是要调用成员函数去删除某个元素,但是因为 remove 并不知道它现在作用于哪个容器,所以 remove 算法不可能真的删除一个元素
1.Vector
复制代码
vector < int > v;  
v.reserve(
10 );  
for ( int i = 1 ; i <= 10 ; ++ i) {
v.push_back(i);
}
cout
<< v.size();   // 10
v[ 3 ] = v[ 5 ] = v[ 9 ] = 99 ;
remove(v.begin(), v.end(),
99 );
// v.erase(remove(v.begin(),v.end(),99),v.end());
cout << v.size();   // 10!
复制代码
2. list
list<int> listTest;
listTest.remove(99);// 这个成员函数将真的删除元素,并且要比 erase+remove 高效
remove remove_if 之间的十分相似。但 unique 行为也像 remove 。它用来从一个区间删除东西(邻近的重复值)而不用访问持有区间元素的容器。如果你真的要从容器中删除元素,你也必须成对调用 unique erase unique list 中也类似于 remove 。正像 list::remove 真的删除东西(而且比 erase-remove 惯用法高效得多)。 list::unique 也真的删除邻近的重复值(也比 erase-unique 高效)。
三 迭代器失效:
 
一个网友提的问题:
Code
void   main()
{
vector
<string> vcs;
vcs.push_back(
"this   is   A ");
vector
<string> ::iterator   it=vcs.begin();
int   i=9;
for(;it!=vcs.end();++it)
{
cout
<<"caplity   of   vector   is   :   "<<vcs.size() <<endl;

cout
<<"---> "<<*it <<endl;   //去掉此句会有一个超过vector
                                  
//大小的循环,高手能解释一下为什么?
if(i==9)
{
vcs.push_back(
"this   is   BBBBB ");
cout
<<"vcs.push! "<<endl;
}
i
=8;
}
}
典型的迭代器失效.
 
vector:
1.当插入(push_back)一个元素后,end操作返回的迭代器肯定失效。
2.当插入(push_back)一个元素后,capacity返回值与没有插入元素之前相比有改变,则需要重新加载整个容器,此时first和end操作返回的迭代器都会失效。
3.当进行删除操作(erase,pop_back)后,指向删除点的迭代器全部失效;指向删除点后面的元素的迭代器也将全部失效。
deque迭代器的失效情况:
1.在deque容器首部或者尾部插入元素不会使得任何迭代器失效。
2.在其首部或尾部删除元素则只会使指向被删除元素的迭代器失效。
3.在deque容器的任何其他位置的插入和删除操作将使指向该容器元素的所有迭代器失效。
List/set/map
1.删除时,指向该删除节点的迭代器失效
复制代码
list < int > intList;
list
< int > ::iterator it = intList.begin();
while (it != intList.end())
{
it
= intList.erase(it);
……
}
复制代码
四.选择时机<转>--总结各种容器特点
(1) vector
内部数据结构:数组。
随机访问每个元素,所需要的时间为常量。
在末尾增加或删除元素所需时间与元素数目无关,在中间或开头增加或删除元素所需时间随元素数目呈线性变化。
可动态增加或减少元素,内存管理自动完成,但程序员可以使用reserve()成员函数来管理内存。
vector的迭代器在内存重新分配时将失效(它所指向的元素在该操作的前后不再相同)。当把超过capacity()-size()个元素插入vector中时,内存会重新分配,所有的迭代器都将失效;否则,指向当前元素以后的任何元素的迭代器都将失效。当删除元素时,指向被删除元素以后的任何元素的迭代器都将失效。

(2)deque
内部数据结构:数组。
随机访问每个元素,所需要的时间为常量。
在开头和末尾增加元素所需时间与元素数目无关,在中间增加或删除元素所需时间随元素数目呈线性变化。
可动态增加或减少元素,内存管理自动完成,不提供用于内存管理的成员函数。
增加任何元素都将使deque的迭代器失效。在deque的中间删除元素将使迭代器失效。在deque的头或尾删除元素时,只有指向该元素的迭代器失效。

(3)list
内部数据结构:双向环状链表。
不能随机访问一个元素。
可双向遍历。
在开头、末尾和中间任何地方增加或删除元素所需时间都为常量。
可动态增加或减少元素,内存管理自动完成。
增加任何元素都不会使迭代器失效。删除元素时,除了指向当前被删除元素的迭代器外,其它迭代器都不会失效。

(4)slist
内部数据结构:单向链表。
不可双向遍历,只能从前到后地遍历。
其它的特性同list相似。

(5)stack
适配器,它可以将任意类型的序列容器转换为一个堆栈,一般使用deque作为支持的序列容器。
元素只能后进先出(LIFO)。
不能遍历整个stack。

(6)queue
适配器,它可以将任意类型的序列容器转换为一个队列,一般使用deque作为支持的序列容器。
元素只能先进先出(FIFO)。
不能遍历整个queue。

(7)priority_queue
适配器,它可以将任意类型的序列容器转换为一个优先级队列,一般使用vector作为底层存储方式。
只能访问第一个元素,不能遍历整个priority_queue。
第一个元素始终是优先级最高的一个元素。

(8)set
键和值相等。
键唯一。
元素默认按升序排列。
如果迭代器所指向的元素被删除,则该迭代器失效。其它任何增加、删除元素的操作都不会使迭代器失效。

(9)multiset
键可以不唯一。
其它特点与set相同。

(10)hash_set
与set相比较,它里面的元素不一定是经过排序的,而是按照所用的hash函数分派的,它能提供更快的搜索速度(当然跟hash函数有关)。
其它特点与set相同。

(11)hash_multiset
键可以不唯一。
其它特点与hash_set相同。

(12)map
键唯一。
元素默认按键的升序排列。
如果迭代器所指向的元素被删除,则该迭代器失效。其它任何增加、删除元素的操作都不会使迭代器失效。

(13)multimap
键可以不唯一。
其它特点与map相同。

(14)hash_map
与map相比较,它里面的元素不一定是按键值排序的,而是按照所用的hash函数分派的,它能提供更快的搜索速度(当然也跟hash函数有关)。
其它特点与map相同。

(15)hash_multimap
键可以不唯一。
其它特点与hash_map相同。
<think>嗯,用户想了解C++中list迭代器失效问题。我需要先回忆一下相关知识。首先,迭代器失效指的是当容器发生某些修改操作后,原本获取的迭代器变得不可用,继续使用会导致未定义行为。对于不同的容器,失效的情况不同,比如vectorlist就有很大差异。 那list作为双向链表,它的迭代器失效情况应该比vector少。因为vector在插入或删除元素时,可能导致内存重新分配,所有迭代器失效。而list的节点是分散存储的,插入和删除通常只会影响相邻节点。但具体来说,list的哪些操作会导致迭代器失效呢? 记得在C++标准中,list的插入操作(如push_back、push_front、insert)不会使任何现有的迭代器失效,除了end()迭代器可能在容器为空时被改变。而删除操作(如erase、pop_back、pop_front、remove、remove_if、unique等)会导致指向被删除元素的迭代器、指针和引用失效,但其他迭代器仍然有效。比如,删除一个节点后,指向它的迭代器就无效了,但其他节点的迭代器不受影响。 需要举例说明。例如,当使用erase删除某个元素时,当前迭代器失效,但erase会返回下一个有效的迭代器,所以在循环中应该用返回值更新迭代器。如果用户直接继续使用之前的迭代器,就会出错。比如: for (auto it = lst.begin(); it != lst.end(); ) { if (*it == target) { it = lst.erase(it); // 正确,用返回的迭代器更新 } else { ++it; } } 而错误的做法是在erase之后仍然递增原来的迭代器导致访问已删除的节点。 另外,像merge、splice这样的操作,是否会影响迭代器呢?根据标准,splice操作不会使任何迭代器失效,因为它只是将节点从一个链表转移到另一个链表,没有节点的构造或销毁。因此,即使splice之后,指向这些节点的迭代器仍然有效。但如果是合并到另一个list,原list迭代器可能指向现在属于另一个list的节点,但迭代器本身还是有效的。 不过,在C++中,如果使用某些算法如remove或remove_if,这些算法可能通过erase来删除元素,这时需要注意在调用这些成员函数后,迭代器是否需要更新。不过list的remove成员函数已经处理了这些,所以直接使用即可。 总结起来,用户需要知道list迭代器失效主要发生在删除操作时,被删除元素的迭代器失效,其他元素不受影响。而插入操作一般不会导致失效。同时,正确使用erase返回的迭代器来维护循环的正确性。此外,像splice这样的操作不会导致失效,这也是list的优势之一。 可能用户在实际编程中遇到了在遍历list时删除元素导致崩溃的问题,需要明确正确的处理方法。因此,给出具体的例子和正确/错误的代码对比会有帮助。同时提醒用户注意,虽然list失效情况较少,仍需谨慎处理删除操作中的迭代器更新。</think>### 一、迭代器失效的定义 迭代器失效指:**当容器结构被修改后,已获取的迭代器指向无效内存地址**,继续使用会导致未定义行为(崩溃、数据错误等)。 --- ### 二、list 迭代器失效的典型场景 #### 1. 删除元素导致失效 ```cpp std::list<int> lst = {1, 2, 3, 4}; auto it = lst.begin(); ++it; // 指向第二个元素 2 lst.erase(it); // 删除元素 2 // 此时 it 已失效! *it; // 未定义行为(可能崩溃) ``` #### 2. 错误遍历删除(典型错误) ```cpp std::list<int> lst = {1, 2, 3, 4}; for (auto it = lst.begin(); it != lst.end(); ++it) { if (*it % 2 == 0) { lst.erase(it); // 错误!erase后继续用失效的 ++it } } ``` --- ### 三、正确处理方法 #### 1. 删除单个元素时 使用 `erase` 返回的**新迭代器**更新: ```cpp std::list<int> lst = {1, 2, 3, 4}; for (auto it = lst.begin(); it != lst.end(); ) { if (*it % 2 == 0) { it = lst.erase(it); // erase返回下一个有效迭代器 } else { ++it; } } ``` #### 2. 删除多个元素时 使用 `remove_if` 成员函数: ```cpp lst.remove_if([](int n) { return n % 2 == 0; }); // 安全高效 ``` --- ### 四、list 的特殊优势 #### 1. 插入操作不失效 插入元素时,**所有现有迭代器保持有效**: ```cpp std::list<int> lst = {1, 3}; auto it = lst.begin(); lst.insert(it, 2); // 插入后 lst = {2, 1, 3} *it; // 仍然有效,指向 1 ``` #### 2. splice 操作不失效 移动节点时迭代器仍然有效: ```cpp std::list<int> lst1 = {1, 2}; std::list<int> lst2 = {3, 4}; auto it = lst2.begin(); lst1.splice(lst1.end(), lst2); // 移动 lst2 到 lst1 *it; // 仍然有效,指向 3(现在属于 lst1) ``` --- ### 五、对比其他容器 | 操作 | std::list | std::vector | |------------|-----------------|----------------------| | 插入元素 | 不失效 | 可能全部失效(扩容)| | 删除元素 | 仅被删元素失效 | 被删元素之后全失效 | --- ### 六、最佳实践 1. **优先使用成员函数**(如 `remove_if`) 2. **谨慎保存迭代器**,避免跨操作使用 3. **避免混用算法库**(如 `std::remove` + `erase` 对 `std::list` 低效) 通过理解 list 的链表结构特性,可有效规避迭代器失效问题
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