STL迭代器失效的几种情况与应对方法

最新推荐文章于 2025-04-18 11:29:10 发布

realMarkYang

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文章标签： stl 面试

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/weixin_63838855/article/details/143218414

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前言

前几天面试过程中问到了这个问题，但回答的很模糊，如今得闲正好梳理总结一下。废话不多说直接进入正题。

一. STL标准库迭代器失效的原因

使用erase方法删除元素导致的迭代器失效
使用insert方法插入元素导致的迭代器失效
容器扩容导致的迭代器失效

二. 失效原因

谈到迭代器失效就不得不提到stl中的几种容器类别，STL的容器分为

序列式容器，如vector,deque（容器中的元素按照插入顺序存储，可以随机访问每个元素）
链表类容器，如list(容器中的元素通过指针链接在一起，不一定存储在一块连续的内存空间中)
关联类容器，如map, set,multimap,multiset(容器中的元素根据键值排序，并且不允许重复的键值存在。)

1. 序列式容器失效原因

(1) erase方法导致it迭代器从当前位置到容器末尾所有元素迭代器全部失效

int main() 
{
    vector<int> a{1, 2, 3, 4, 5};
    for(vector<int>::iterator it=a.begin();it!=a.end();it++)
    {
        //去除容器内的所有奇数
        if(*it%2==1)
            a.erase(it);
    }
    for (auto elem : a) 
        cout << elem << endl;
    return 0;
}

输出：报错
这是因为当我们删除it这个迭代器所指向的元素之后，it就变成了野指针。当it成为野指针之后我们对其进行++操作就会发生未定义行为，非法访问野指针，但是这个操作在release模式下不会报错，这是因为release模式下会对程序进行优化有概率不报错。那么其中还有一种重要的点就是：此类容器发生迭代器失效之后，从当前位置到容器末尾所有元素迭代器全部失效，因为erase之后后续所有元素都会“向前挤一挤”。

(2) insert方法导致it迭代器从当前位置到容器末尾所有元素迭代器全部失效

int main() 
{
   vector<int> a{1, 2, 3};
   auto it = a.begin();
   a.insert(a.begin(),0);
   for(; it != a.end(); it++)
       cout<<*it<<endl;
   return 0;
}

输出：

同理，插入一个元素之后，在插入位置之后的所有元素都要往后”挪一挪“，因为序列容器存储空间是连续的。那么还用原来老的it迭代器自然而然失效了。

(3) 解决方案

STL标准库中为insert和erase方法提供了返回值，会返回一个插入/删除位置之后的新迭代器，这样就避免了迭代器失效的问题。例程如下：

int main() 
{
   vector<int> a{1, 2, 3,4,5};
   for(vector<int>::iterator it=a.begin();it!=a.end();)
   {
       if(*it%2==1)
       //使用一个it接受返回的新的迭代器，实现自增
           it = a.erase(it);
       else
           it++;
   }
   for (auto elem:a)
       cout<<elem<<endl;
}

输出：

2
4

2. 链表式容器失效原因

对于链表式容器(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。
方式一：递增当前it

int main() 
{
   list<int> a{1, 2, 3,4,5};
   for(list<int>::iterator it=a.begin();it!=a.end();)
   {
       if(*it%2==1)
           a.erase(it++);
       else
           it++;
   }
   for (auto elem:a)
       cout<<elem<<endl;
}

此时 a.erase(it++);所经历的操作分三步走，先把 iter 传值到 erase 里面，然后 iter 自增，然后执行 erase，所以 iter 在失效前已经自增了。故可行
方式二：使用erase/insert返回的迭代器

 int main() 
{
   list<int> a{1, 2, 3,4,5};
   for(list<int>::iterator it=a.begin();it!=a.end();)
   {
       if(*it%2==1)
       //使用一个it接受返回的新的迭代器，实现自增
           it = a.erase(it);
       else
           it++;
   }
   for (auto elem:a)
       cout<<elem<<endl;
}

3. 关联式容器失效原因

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、删除一个结点不会对其他结点造成影响，但是原来的it会过期。
P.S.:其中map的erase 和insert会返回一个pair :

第一个元素 (pair.first) 是一个迭代器，指向新插入的元素或尝试插入的元素的位置。
第二个元素 (pair.second) 是一个布尔值，表示插入是否成功。如果插入成功，该值为 true；如果插入失败（因为键值已存在），则该值为 false。
而我们则要采用erase(iter++)的方式来遍历容器防止非法访问野指针。

for (iter = dataMap.begin(); iter != dataMap.end(); )
{
         int nKey = iter->first;
         string strValue = iter->second;

         if (nKey % 2 == 0)
         {
               map<int, string>::iterator tmpIter = iter;
           iter++;
               dataMap.erase(tmpIter);
               //dataMap.erase(iter++) 这样也行

         }else
     {
          iter++;
         }
}