C++中vector迭代器失效問題詳解
更新時(shí)間：2021年11月17日 10:01:24 作者：~怎么回事啊~
vector是向量類型,它可以容納許多類型的數(shù)據(jù),如若干個(gè)整數(shù),所以稱其為容器,這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于C++中vector迭代器失效問題的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下
問題：
（1）刪除vector中所有的偶數(shù)
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{
vector<int> vec;
for (int i = 0; i < 10; ++i) {
vec.push_back(i);
}
//把vec容器中的所有偶數(shù)刪除
auto it = vec.begin();
for (; it != vec.end(); ++it) {
if ((*it) % 2 == 0) {
vec.erase(it);
}
}
return 0;
}
運(yùn)行導(dǎo)致程序崩潰！
（2）vector容器插入元素問題
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{
vector<int> vec;
for (int i = 0; i < 10; ++i) {
vec.push_back(i);
}
//把vec容器中的所有偶數(shù)前面添加一個(gè)小于偶數(shù)值1的數(shù)字
auto it = vec.begin();
for (; it != vec.end(); ++it) {
if ((*it) % 2 == 0) {
vec.insert(it,*it-1);
}
}
return 0;
}
運(yùn)行導(dǎo)致程序崩潰！
原因：iterator失效
當(dāng)刪除（獲取增加）it位置的元素時(shí)，導(dǎo)致it后面的迭代器全部失效。因此多次調(diào)用erase insert導(dǎo)致崩潰
迭代器失效原因
1 當(dāng)容器調(diào)用erase時(shí)，當(dāng)前位置到容器末尾元素的所有的迭代器全部失效
2 當(dāng)容器調(diào)用insert時(shí)，當(dāng)前位置到容器末尾元素的所有的迭代器全部失效；
3 當(dāng)容器調(diào)用insert時(shí)，如果引起容器內(nèi)存擴(kuò)容，原來(lái)容器的所有的迭代器就全部失效
解決：
進(jìn)行更新操作：erase（insert）后會(huì)返回指向下一個(gè)元素的迭代器
解釋：vector::erase - C++ Reference
從向量中刪除單個(gè)元素（位置）或一系列元素（[第一、最后一個(gè)]）。
這有效地減少了容器的大小，減少了被刪除的元素的數(shù)量，這些元素會(huì)被銷毀。
由于向量使用數(shù)組作為其底層存儲(chǔ)，擦除向量端以外位置的元素會(huì)導(dǎo)致容器在段擦除后將所有元素重新定位到其新位置。與其他類型的序列容器對(duì)相同操作執(zhí)行的操作相比，這通常是一種低效的操作（如列表或轉(zhuǎn)發(fā)列表）。
同理有：vector::insert - C++ Reference
通過在指定位置的元素之前插入新元素來(lái)擴(kuò)展向量，從而通過插入的元素?cái)?shù)量有效地增加容器大小。
當(dāng)且僅當(dāng)新向量大小超過當(dāng)前向量容量時(shí)，這會(huì)導(dǎo)致自動(dòng)重新分配分配分配的存儲(chǔ)空間。
因?yàn)橄蛄渴褂脭?shù)組作為其底層存儲(chǔ)，所以在向量末端以外的位置插入元素會(huì)導(dǎo)致容器將位置之后的所有元素重新定位到它們的新位置。與其他類型的序列容器（如list或forward_list）對(duì)相同操作執(zhí)行的操作相比，這通常是一種低效的操作。
這些參數(shù)確定插入的元素?cái)?shù)量及其初始化值：
也說(shuō)明了進(jìn)行插入操作會(huì)導(dǎo)致之后的迭代器失效
修改代碼：
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{
vector<int> vec;
for (int i = 0; i < 10; ++i) {
vec.push_back(i);
}
//把vec容器中的所有偶數(shù)刪除
auto it = vec.begin();
while (it!=vec.end())
{
if ((*it) % 2 == 0) {
it = vec.erase(it);
}
else {
it++;
}
}
for(auto it:vec) {
cout << it << " ";
}
return 0;
}
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{
vector<int> vec;
for (int i = 0; i < 10; ++i) {
vec.push_back(i);
}
//把vec容器中的所有偶數(shù)前面添加一個(gè)小于偶數(shù)值1的數(shù)字
auto it = vec.begin();
for (; it != vec.end(); ++it) {
if ((*it) % 2 == 0) {
it = vec.insert(it, *it - 1);
//it原來(lái)的位置插入了新的，需要++it兩次，才能到該偶數(shù)的后一個(gè)元素
++it;
}
}
for (auto val : vec) {
cout << val << " ";
}
return 0;
}
這樣就沒有問題。
vector中實(shí)現(xiàn)
http://www.dhdzp.com/article/229393.htm 接該文最終實(shí)現(xiàn)的vector上繼續(xù)：
頭插法：
檢查迭代器失效：
在進(jìn)行刪除或增加的時(shí)候，要檢測(cè)該位置到last位置，使其迭代器失效
void pop_back() // 從容器末尾刪除元素
{
if (empty())
return;
//檢查迭代器 從該位置到最后
verify(_last-1,_last);
// 不僅要把_last指針--，還需要析構(gòu)刪除的元素
--_last;
_allocator.destroy(_last);
}
//檢查迭代器失效
void verify(T* first, T* last) {
Iterator_Base * pre = &this->_head;
Iterator_Base * it = this->_head._next;
while (it != nullptr) {
if (it->_cur->_ptr > first && it->_cur->_ptr <= last) {
it->_cur->_pVec = nullptr;//迭代器失效，把iterator持有的容器指針置空
pre->_next = it->_next;//刪除當(dāng)前迭代器節(jié)點(diǎn)，繼續(xù)判斷后面的迭代器是否失效
delete it;
it = pre->_next;
}
else {
pre = it;
it = it->_next;
}
}
}
insert
//insert
iterator insert(iterator it, const T&val) {
//未考慮擴(kuò)容和it._ptr的合法性 todo
verify(it._ptr - 1, _last);
//依次向后移動(dòng)一個(gè)位置
T*p = _last;
while (p > it->_ptr) {
_allocator.construct(p,*(p-1));
_allocator.destroy(p-1);
p--;
}
//在該位置插入
_allocator.construct(p, val);
_last++;
return iterator(this, p);//生成新的迭代器
}
erase
#include <iostream>
//容器的空間配置器
template <typename T>
struct Allocator
{
T* allocate(size_t size)//只負(fù)責(zé)內(nèi)存開辟
{
return (T*)malloc(sizeof(T) * size);
}
void deallocate(void *p)//只負(fù)責(zé)內(nèi)存釋放
{
free(p);
}
void construct(T *p, const T &val)//已經(jīng)開辟好的內(nèi)存上，負(fù)責(zé)對(duì)象構(gòu)造
{
new (p) T(val);//定位new，指定內(nèi)存上構(gòu)造val，T(val)拷貝構(gòu)造
}
void destroy(T *p)//只負(fù)責(zé)對(duì)象析構(gòu)
{
p->~T();//~T()代表了T類型的析構(gòu)函數(shù)
}
};
template <typename T, typename Alloc = Allocator<T>>
class vector//向量容器
{
public:
vector(int size = 10)//構(gòu)造
{
//_first = new T[size];
_first = _allocator.allocate(size);
_last = _first;
_end = _first + size;
}
~vector()//析構(gòu)
{
//delete[]_first;
for (T *p = _first; p != _last; ++p)
{
_allocator.destroy(p);//把_first指針指向的數(shù)組的有效元素析構(gòu)
}
_allocator.deallocate(_first);//釋放堆上的數(shù)組內(nèi)存
_first = _last = _end = nullptr;
}
vector(const vector<T> &rhs)//拷貝構(gòu)造
{
int size = rhs._end - rhs._first;//空間大小
//_first = new T[size];
_first = _allocator.allocate(size);
int len = rhs._last - rhs._first;//有效元素
for (int i = 0; i < len; ++i)
{
//_first[i] = rhs._first[i];
_allocator.construct(_first + i, rhs._first[i]);
}
_last = _first + len;
_end = _first + size;
}
vector<T>& operator=(const vector<T> &rhs)//賦值運(yùn)算符重載
{
if (this == &rhs)
{
return *this;
}
//delete[]_first;
for (T *p = _first; p != _last; ++p)
{
_allocator.destory(p);//把_first指針指向的數(shù)組的有效元素析構(gòu)
}
_allocator.deallocate(_first);//釋放堆上的數(shù)組內(nèi)存
int size = rhs._end - rhs._first;//空間大小
_first = _allocator.allocate(size);
int len = rhs._last - rhs._first;//有效元素
for (int i = 0; i < len; ++i)
{
_allocator.construct(_first + i, rhs._first[i]);
}
_last = _first + len;
_end = _first + size;
return *this;
}
void push_back(const T &val)//尾插
{
if (full())
{
expand();
}
//*_last++ = val;
_allocator.construct(_last, val);//_last指針指向的內(nèi)存構(gòu)造一個(gè)值為val的對(duì)象
_last++;
}
void pop_back()//尾刪
{
if (empty()) return;
verify(_last - 1, _last);
//erase(it); verift(it._ptr, _last);
//insert(it,val); verift(it._ptr, _last);
//--_last;
//不僅要把_last指針--，還需要析構(gòu)刪除的元素
--_last;
_allocator.destroy(_last);
}
T back()const//返回容器末尾元素值
{
return *(_last - 1);
}
bool full()const
{
return _last == _end;
}
bool empty()const
{
return _first == _last;
}
int size()const//返回容器中元素個(gè)數(shù)
{
return _last - _first;
}
T& operator[](int index)
{
if (index < 0 || index >= size())
{
throw "OutOfRangeException";
}
return _first[index];
}
//迭代器一般實(shí)現(xiàn)成容器的嵌套類型
class iterator
{
public:
friend class vector <T, Alloc>;
//新生成當(dāng)前容器某一個(gè)位置元素的迭代器
iterator(vector<T, Alloc> *pvec = nullptr
, T *ptr = nullptr)
:_ptr(ptr), _pVec(pvec)
{
Iterator_Base *itb = new Iterator_Base(this, _pVec->_head._next);
_pVec->_head._next = itb;
}
bool operator!=(const iterator &it)const
{
//檢查迭代器的有效性
if (_pVec == nullptr || _pVec != it._pVec)//迭代器為空或迭代兩個(gè)不同容器
{
throw "iterator incompatable!";
}
return _ptr != it._ptr;
}
void operator++()
{
//檢查迭代器有效性
if (_pVec == nullptr)
{
throw "iterator incalid!";
}
_ptr++;
}
T& operator*()
{
//檢查迭代器有效性
if (_pVec == nullptr)
{
throw "iterator invalid!";
}
return *_ptr;
}
const T& operator*()const
{
if (_pVec == nullptr)
{
throw "iterator invalid!";
}
return *_ptr;
}
private:
T *_ptr;
//當(dāng)前迭代器是哪個(gè)容器對(duì)象
vector<T, Alloc> *_pVec;//指向當(dāng)前對(duì)象容器的指針
};
iterator begin()
{
return iterator(this, _first);
}
iterator end()
{
return iterator(this, _last);
}
//檢查迭代器失效
void verify(T *first, T *last)
{
Iterator_Base *pre = &this->_head;
Iterator_Base *it = this->_head._next;
while (it != nullptr)
{
if (it->_cur->_ptr > first && it->_cur->_ptr <= last)
{
//迭代器失效，把iterator持有的容器指針置nullptr
it->_cur->_pVec = nullptr;
//刪除當(dāng)前迭代器節(jié)點(diǎn)，繼續(xù)判斷后面的迭代器節(jié)點(diǎn)是否失效
pre->_next = it->_next;
delete it;
it = pre->_next;
}
else
{
pre = it;
it = it->_next;
}
}
}
//自定義vector容器insert方法實(shí)現(xiàn)
iterator insert(iterator it, const T &val)
{
//1.這里我們未考慮擴(kuò)容
//2.還未考慮it._ptr指針合法性，假設(shè)它合法
verify(it._ptr - 1, _last);
T *p = _last;
while (p > it._ptr)
{
_allocator.construct(p, *(p - 1));
_allocator.destroy(p - 1);
p--;
}
_allocator.construct(p, val);
_last++;
return iterator(this, p);
}
//自定義vector容器erase方法實(shí)現(xiàn)
iterator erase(iterator it)
{
verify(it._ptr - 1, _last);
T *p = it._ptr;
while (p < _last - 1)
{
_allocator.destroy(p);
_allocator.construct(p, *(p + 1));
p++;
}
_allocator.destroy(p);
_last--;
return iterator(this, it._ptr);
}
private:
T *_first;//起始數(shù)組位置
T *_last;//指向最后一個(gè)有效元素后繼位置
T *_end;//指向數(shù)組空間的后繼位置
Alloc _allocator;//定義容器的空間配置器對(duì)象
//容器迭代器失效增加代碼
struct Iterator_Base
{
Iterator_Base(iterator *c = nullptr, Iterator_Base *n = nullptr)
:_cur(c), _next(n) {}
iterator *_cur;
Iterator_Base *_next;
};
Iterator_Base _head;
void expand()//擴(kuò)容
{
int size = _end - _first;
//T *ptmp = new T[2*size];
T *ptmp = _allocator.allocate(2 * size);
for (int i = 0; i < size; ++i)
{
_allocator.construct(ptmp + i, _first[i]);
//ptmp[i] = _first[i];
}
//delete[]_first;
for (T *p = _first; p != _last; ++p)
{
_allocator.destroy(p);
}
_allocator.deallocate(_first);
_first = ptmp;
_last = _first + size;
_end = _first + 2 * size;
}
};
int main()
{
vector<int> vec(200);
for (int i = 0; i < 10; ++i) {
vec.push_back(i);
}
//把vec容器中的所有偶數(shù)前面添加一個(gè)小于偶數(shù)值1的數(shù)字
auto it = vec.begin();
for (; it != vec.end(); ++it) {
if ((*it) % 2 == 0) {
it = vec.insert(it, *it - 1);
//it原來(lái)的位置插入了新的，需要++it兩次，才能到該偶數(shù)的后一個(gè)元素
++it;
}
}
for (auto val : vec) {
std::cout << val << " ";
}
return 0;
}
測(cè)試vector
#include <iostream>
//容器的空間配置器
template <typename T>
struct Allocator
{
T* allocate(size_t size)//只負(fù)責(zé)內(nèi)存開辟
{
return (T*)malloc(sizeof(T) * size);
}
void deallocate(void *p)//只負(fù)責(zé)內(nèi)存釋放
{
free(p);
}
void construct(T *p, const T &val)//已經(jīng)開辟好的內(nèi)存上，負(fù)責(zé)對(duì)象構(gòu)造
{
new (p) T(val);//定位new，指定內(nèi)存上構(gòu)造val，T(val)拷貝構(gòu)造
}
void destroy(T *p)//只負(fù)責(zé)對(duì)象析構(gòu)
{
p->~T();//~T()代表了T類型的析構(gòu)函數(shù)
}
};
template <typename T, typename Alloc = Allocator<T>>
class vector//向量容器
{
public:
vector(int size = 10)//構(gòu)造
{
//_first = new T[size];
_first = _allocator.allocate(size);
_last = _first;
_end = _first + size;
}
~vector()//析構(gòu)
{
//delete[]_first;
for (T *p = _first; p != _last; ++p)
{
_allocator.destroy(p);//把_first指針指向的數(shù)組的有效元素析構(gòu)
}
_allocator.deallocate(_first);//釋放堆上的數(shù)組內(nèi)存
_first = _last = _end = nullptr;
}
vector(const vector<T> &rhs)//拷貝構(gòu)造
{
int size = rhs._end - rhs._first;//空間大小
//_first = new T[size];
_first = _allocator.allocate(size);
int len = rhs._last - rhs._first;//有效元素
for (int i = 0; i < len; ++i)
{
//_first[i] = rhs._first[i];
_allocator.construct(_first + i, rhs._first[i]);
}
_last = _first + len;
_end = _first + size;
}
vector<T>& operator=(const vector<T> &rhs)//賦值運(yùn)算符重載
{
if (this == &rhs)
{
return *this;
}
//delete[]_first;
for (T *p = _first; p != _last; ++p)
{
_allocator.destory(p);//把_first指針指向的數(shù)組的有效元素析構(gòu)
}
_allocator.deallocate(_first);//釋放堆上的數(shù)組內(nèi)存
int size = rhs._end - rhs._first;//空間大小
_first = _allocator.allocate(size);
int len = rhs._last - rhs._first;//有效元素
for (int i = 0; i < len; ++i)
{
_allocator.construct(_first + i, rhs._first[i]);
}
_last = _first + len;
_end = _first + size;
return *this;
}
void push_back(const T &val)//尾插
{
if (full())
{
expand();
}
//*_last++ = val;
_allocator.construct(_last, val);//_last指針指向的內(nèi)存構(gòu)造一個(gè)值為val的對(duì)象
_last++;
}
void pop_back()//尾刪
{
if (empty()) return;
verify(_last - 1, _last);
//erase(it); verift(it._ptr, _last);
//insert(it,val); verift(it._ptr, _last);
//--_last;
//不僅要把_last指針--，還需要析構(gòu)刪除的元素
--_last;
_allocator.destroy(_last);
}
T back()const//返回容器末尾元素值
{
return *(_last - 1);
}
bool full()const
{
return _last == _end;
}
bool empty()const
{
return _first == _last;
}
int size()const//返回容器中元素個(gè)數(shù)
{
return _last - _first;
}
T& operator[](int index)
{
if (index < 0 || index >= size())
{
throw "OutOfRangeException";
}
return _first[index];
}
//迭代器一般實(shí)現(xiàn)成容器的嵌套類型
class iterator
{
public:
friend class vector <T, Alloc>;
//新生成當(dāng)前容器某一個(gè)位置元素的迭代器
iterator(vector<T, Alloc> *pvec = nullptr
, T *ptr = nullptr)
:_ptr(ptr), _pVec(pvec)
{
Iterator_Base *itb = new Iterator_Base(this, _pVec->_head._next);
_pVec->_head._next = itb;
}
bool operator!=(const iterator &it)const
{
//檢查迭代器的有效性
if (_pVec == nullptr || _pVec != it._pVec)//迭代器為空或迭代兩個(gè)不同容器
{
throw "iterator incompatable!";
}
return _ptr != it._ptr;
}
void operator++()
{
//檢查迭代器有效性
if (_pVec == nullptr)
{
throw "iterator incalid!";
}
_ptr++;
}
T& operator*()
{
//檢查迭代器有效性
if (_pVec == nullptr)
{
throw "iterator invalid!";
}
return *_ptr;
}
const T& operator*()const
{
if (_pVec == nullptr)
{
throw "iterator invalid!";
}
return *_ptr;
}
private:
T *_ptr;
//當(dāng)前迭代器是哪個(gè)容器對(duì)象
vector<T, Alloc> *_pVec;//指向當(dāng)前對(duì)象容器的指針
};
iterator begin()
{
return iterator(this, _first);
}
iterator end()
{
return iterator(this, _last);
}
//檢查迭代器失效
void verify(T *first, T *last)
{
Iterator_Base *pre = &this->_head;
Iterator_Base *it = this->_head._next;
while (it != nullptr)
{
if (it->_cur->_ptr > first && it->_cur->_ptr <= last)
{
//迭代器失效，把iterator持有的容器指針置nullptr
it->_cur->_pVec = nullptr;
//刪除當(dāng)前迭代器節(jié)點(diǎn)，繼續(xù)判斷后面的迭代器節(jié)點(diǎn)是否失效
pre->_next = it->_next;
delete it;
it = pre->_next;
}
else
{
pre = it;
it = it->_next;
}
}
}
//自定義vector容器insert方法實(shí)現(xiàn)
iterator insert(iterator it, const T &val)
{
//1.這里我們未考慮擴(kuò)容
//2.還未考慮it._ptr指針合法性，假設(shè)它合法
verify(it._ptr - 1, _last);
T *p = _last;
while (p > it._ptr)
{
_allocator.construct(p, *(p - 1));
_allocator.destroy(p - 1);
p--;
}
_allocator.construct(p, val);
_last++;
return iterator(this, p);
}
//自定義vector容器erase方法實(shí)現(xiàn)
iterator erase(iterator it)
{
verify(it._ptr - 1, _last);
T *p = it._ptr;
while (p < _last - 1)
{
_allocator.destroy(p);
_allocator.construct(p, *(p + 1));
p++;
}
_allocator.destroy(p);
_last--;
return iterator(this, it._ptr);
}
private:
T *_first;//起始數(shù)組位置
T *_last;//指向最后一個(gè)有效元素后繼位置
T *_end;//指向數(shù)組空間的后繼位置
Alloc _allocator;//定義容器的空間配置器對(duì)象
//容器迭代器失效增加代碼
struct Iterator_Base
{
Iterator_Base(iterator *c = nullptr, Iterator_Base *n = nullptr)
:_cur(c), _next(n) {}
iterator *_cur;
Iterator_Base *_next;
};
Iterator_Base _head;
void expand()//擴(kuò)容
{
int size = _end - _first;
//T *ptmp = new T[2*size];
T *ptmp = _allocator.allocate(2 * size);
for (int i = 0; i < size; ++i)
{
_allocator.construct(ptmp + i, _first[i]);
//ptmp[i] = _first[i];
}
//delete[]_first;
for (T *p = _first; p != _last; ++p)
{
_allocator.destroy(p);
}
_allocator.deallocate(_first);
_first = ptmp;
_last = _first + size;
_end = _first + 2 * size;
}
};
int main()
{
vector<int> vec(200);
for (int i = 0; i < 10; ++i) {
vec.push_back(i);
}
//把vec容器中的所有偶數(shù)前面添加一個(gè)小于偶數(shù)值1的數(shù)字
auto it = vec.begin();
for (; it != vec.end(); ++it) {
if ((*it) % 2 == 0) {
it = vec.insert(it, *it - 1);
//it原來(lái)的位置插入了新的，需要++it兩次，才能到該偶數(shù)的后一個(gè)元素
++it;
}
}
for (auto val : vec) {
std::cout << val << " ";
}
return 0;
}
總結(jié)
到此這篇關(guān)于C++中vector迭代器失效問題的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++中vector迭代器失效內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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C語(yǔ)言結(jié)構(gòu)體簡(jiǎn)單入門講解
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C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單通訊錄系統(tǒng)
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C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單井字棋游戲
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C++ Boost.Range與Adapters庫(kù)使用詳解
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C++20 新特性 協(xié)程 Coroutines(2)
上篇文章簡(jiǎn)單給大介紹了 C++20 特性 協(xié)程 Coroutines co_yield 和 co_return 那么這篇文章繼續(xù)給大家介紹C++20 的新特性協(xié)程 Coroutines co_await,需要的朋友可以參考一下2021-10-10