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C++ Vector迭代器失效问题的解决方法

作者：Rookiep

最近我学习了C++中的迭代器失效问题，迭代器失效问题是非常非常重要的，所以特意整理出来一篇文章供我们一起复习和学习

一、迭代器失效

主要作用就是让算法能够不用关心底层数据结构，其底层实际就是一个指针，或者是对指针进行了封装。比如：vector的迭代器就是原生态指针T*。因此迭代器失效，实际就是迭代器底层对应指针所指向的空间被销毁了，而使用一块已经被释放的空间，造成的后果是程序崩溃（即如果继续使用已经失效的迭代器，程序可能会崩溃）。

二、可能引起的迭代器失效的操作

2.1、野指针引起迭代器失效

凡是涉及到扩容操作，都有可能引起迭代器失效，因为vector扩容是分配一个新的数组，然后全部元素移到新的数组中。

下面我们就以Insert函数来举例说明！

示例1：

void test02()
{
	// 在所有的偶数的前面插入2
	vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	v.push_back(5);
	v.push_back(6);
	cout << v.size() << ":" << v.capacity() << endl;
	vector<int>::iterator it = v.begin();
	while (it != v.end())
	{
		if (*it % 2 == 0)
		{
			v.insert(it, 20);
			++it; //这里++是为了解决第二种迭代器失效，防止原地踏步
		}
		++it;
	}
	cout << v.size() << ":" << v.capacity() << endl;
	for (auto e : v)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}

程序崩溃！

代码解释：如果我们没有预先分配空间，那么在insert的时候会发生扩容，根据我们模拟实现vector可知，STL标准库的vector中insert函数是实现了对迭代器的更新，但是形参列表没有使用输出型参数，所以我们只有通过返回值来接收新的迭代器！

示例2：

如果我们用返回值来接受新的迭代器，则不会崩溃！

void test02()
{
	// 在所有的偶数的前面插入2
	vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	v.push_back(5);
	v.push_back(6);
	cout << v.size() << ":" << v.capacity() << endl;
	vector<int>::iterator it = v.begin();
	while (it != v.end())
	{
		if (*it % 2 == 0)
		{
			it = v.insert(it, 20);//stl中的insert如果发生了扩容是实现了对it位置的更新,并用返回值输出了形参的改变
			++it; //这里++是为了解决第二种迭代器失效，防止原地踏步
		}
		++it;
	}
	cout << v.size() << ":" << v.capacity() << endl;
	for (auto e : v)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}

6:6
9:9
1 20 2 3 20 4 5 20 6
请按任意键继续. . .

代码解释：

STL中的insert如果发生了扩容是实现了对it位置的更新,并用返回值输出了形参的改变。

示例3：

如果我们预先预留（reserve）了空间，再插入过程中没发生扩容，那么自然也不会失效了。

void test02()
{
	// 在所有的偶数的前面插入2
	vector<int> v;
	v.reserve(20);
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	v.push_back(5);
	v.push_back(6);
	cout << v.size() << ":" << v.capacity() << endl;
	vector<int>::iterator it = v.begin();
	while (it != v.end())
	{
		if (*it % 2 == 0)
		{
			//it = v.insert(it, 20);
			v.insert(it, 20);
			++it; 
		++it;
	}
	cout << v.size() << ":" << v.capacity() << endl;
	for (auto e : v)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}

2.2、迭代器指向的位置意义改变

一般vector删除数据，都不考虑缩容的方案。缩容方案: size() < capacity()/2时，可以考虑开一个size()大小的空间，拷贝数据，释放旧空间。缩容方案本质是时间换空间。一般设计都不会考虑缩容，因为实际比较关注时间效率，不关注空间效率，因为现在硬件设备空间都比较大，空间存储也比较便宜。

示例4：

void test03(){
	vector<int> v;
	cout << v.size() << ":" << v.capacity() << endl;
	v.reserve(10);
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	cout << v.size() << ":" << v.capacity() << endl;
	auto pos = find(v.begin(), v.end(), 2);
	if (pos != v.end())
	{
		v.erase(pos);
	}
	cout << v.size() << ":" << v.capacity() << endl;
	for (auto e : v)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	cout << *pos << endl; //只要一访问 系统强制检查(怎么检查的不知道！)， 就报错（Linux没报错）
	*pos = 10;
	cout << *pos << endl << endl;
}

代码解释：可见代码确实是实现了删除，但是程序却崩了，原因就是erase后pos失效了，pos的意义变了，（但是在不同平台下对于访问pos的反应是不一样的，因此我们使用的时候要特别小心，统一以失效的角度去看待）。但如果不访问pos指向的内容就不会崩溃！

erase导致的失效：

😄😄😄😄😄😄😄😄😄😄😄😄😄

下面我们举个实例：

要我们删除容器中所有偶数：

示例5：

void test05()
{
	std::vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(2);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	v.push_back(4);
	v.push_back(4);
	v.push_back(5);
	auto it = v.begin();
	while (it != v.end())
	{
		if (*it % 2 == 0)
		{
			v.erase(it);//删除了就不移动
		}
		else
		{
			++it;
		}
	}
	for (auto e : v)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}

代码解释：毫无疑问上诉代码会崩溃，因为erase后迭代器it所指向的位置失效，（虽然感觉是可以继续使用的，但在vs下就是不可以使用，在Linux下就可以对这个位置进行访问），所以下面我们用返回值来更新迭代器。

示例6：

void test05()
{
	std::vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(2);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	v.push_back(4);
	v.push_back(4);
	v.push_back(5);
	auto it = v.begin();
	while (it != v.end())
	{
		if (*it % 2 == 0)
		{
			it = v.erase(it);//删除了就不移动
		}
		else
		{
			++it;
		}
	}
	for (auto e : v)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}

1 3 5
请按任意键继续. . .

代码解释：可见成功的删除了其中的偶数！

其中缘由：erase删除pos位置元素后，pos位置之后的元素会往前移动，没有导致底层空间的改变，理论上讲迭代器不会失效，但是如果pos位置刚好是最后一个元素，删完之后pos刚好是end的位置，而end的位置是没有有效元素的，那么pos就失效了。因此删除vector中任意位置元素时，vs均认为该位置上迭代器失效了！

除erase导致意义失效外，insert也可能导致意义失效，但是编译器却检查不出来！！！

示例7：

void test01(){
	vector<int> v;
	cout << v.size() << ":" << v.capacity() << endl;
	v.reserve(10);
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	cout << v.size() << ":" << v.capacity() << endl;
	auto pos = find(v.begin(), v.end(), 2);
	if (pos != v.end())
	{
		v.insert(pos, 20);
	}
	cout << v.size() << ":" << v.capacity() << endl;
	cout << *pos << endl;
	*pos = 10;
	cout << *pos << endl << endl;
	for (auto e : v)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}

0:0
4:10
5:10
20
10

1 10 2 3 4

代码解释：同样地，不是因为扩容而引起的意义失效，这个时候我们访问了pos指向的位置，编译器却不报错，但此时并不意味着一定对，后续如果进一步操作，还是会发生各种各样的错误！

2.3、总结

总结:

到此这篇关于C++ Vector迭代器失效问题的解决方法的文章就介绍到这了,更多相关C++ Vector迭代器失效内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！

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