C++迭代器失效解決辦法詳解

更新時(shí)間：2024年12月31日 08:32:35 作者：Octopus2077

這篇文章主要介紹了迭代器失效的概念,以及在vector、list和map等容器中插入和刪除操作導(dǎo)致迭代器失效的情況,文中通過代碼介紹的非常詳細(xì),需要的朋友可以參考下

迭代器失效

定義

? 迭代器失效是指在使用迭代器遍歷容器（如vector、list、map等）的過程中，由于容器內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，導(dǎo)致原來的迭代器不再有效，不能正確地指向它原本所指向的元素或者不能按照預(yù)期的方式進(jìn)行遍歷。

以 vector 為例說明

插入操作導(dǎo)致的迭代器失效

? 當(dāng)在vector中插入元素時(shí)，如果插入操作導(dǎo)致了內(nèi)存重新分配，那么所有指向該vector的迭代器都會(huì)失效。這是因?yàn)関ector的存儲(chǔ)是連續(xù)的內(nèi)存空間，當(dāng)插入元素使得當(dāng)前容量不夠時(shí)，vector會(huì)重新分配一塊更大的內(nèi)存空間，將原來的元素復(fù)制或移動(dòng)到新的空間中，原來的迭代器所指向的內(nèi)存地址就不再有效。

例：

#include <iostream>
#include <vector>
int main() {
    std::vector<int> v = {1, 2, 3};
    auto it = v.begin();
    v.push_back(4);  // 插入元素可能導(dǎo)致內(nèi)存重新分配
    // 此時(shí)it可能已經(jīng)失效，下面的操作可能會(huì)導(dǎo)致程序出錯(cuò)
    std::cout << *it << std::endl;
    return 0;
}

調(diào)整一下：

刪除操作導(dǎo)致的迭代器失效

? 在vector中刪除元素后，被刪除元素之后的迭代器都會(huì)失效。這是因?yàn)閯h除元素會(huì)導(dǎo)致后面的元素向前移動(dòng)，迭代器原本指向的元素位置發(fā)生了改變。

如：

#include <iostream>
#include <vector>
int main() {
    std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4};
    auto it = v.begin() + 1;  // 指向元素2
    v.erase(it);  // 刪除元素2
    // 此時(shí)it已經(jīng)失效，下面的操作可能會(huì)導(dǎo)致程序出錯(cuò)
    std::cout << *it << std::endl;
    return 0;
}

以 list 為例說明

插入操作

? 對(duì)于list容器，插入操作不會(huì)導(dǎo)致迭代器失效。因?yàn)閘ist是由節(jié)點(diǎn)組成的鏈表結(jié)構(gòu)，插入新節(jié)點(diǎn)只是修改節(jié)點(diǎn)之間的鏈接關(guān)系，迭代器指向的節(jié)點(diǎn)本身并沒有改變。

? 例如：

#include <iostream>
#include <list>
int main() {
    std::list<int> l = {1, 2, 3};
    auto it = l.begin();
    l.insert(it, 0);  // 在頭部插入元素0
    std::cout << *it << std::endl;  // it仍然有效，輸出1
    return 0;
}

刪除操作

? 在list中刪除一個(gè)元素后，只有指向被刪除元素的迭代器會(huì)失效。其他迭代器不受影響，因?yàn)殒湵斫Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn)使得刪除操作只是調(diào)整節(jié)點(diǎn)之間的連接，不會(huì)像vector那樣引起其他元素的移動(dòng)。

? 例如：

#include <iostream>
#include <list>
int main() {
    std::list<int> l = {1, 2, 3};
    auto it = l.begin();
    l.erase(it);  // 刪除第一個(gè)元素1
    // it已經(jīng)失效，不能再使用
    // 可以重新獲取迭代器來遍歷
    for (auto new_it = l.begin(); new_it!= l.end(); ++new_it) {
        std::cout << *new_it << std::endl;
    }
    return 0;
}

? 又如：

在關(guān)聯(lián)容器中的情況

對(duì)于關(guān)聯(lián)容器（以map為例），插入操作不會(huì)導(dǎo)致迭代器失效，因?yàn)椴迦胄略刂皇窃诩t黑樹（map通常的底層實(shí)現(xiàn)）中添加一個(gè)節(jié)點(diǎn)，不會(huì)改變已有節(jié)點(diǎn)的地址。

刪除操作會(huì)導(dǎo)致指向被刪除元素的迭代器失效，但其他迭代器仍然有效，因?yàn)榧t黑樹的結(jié)構(gòu)調(diào)整不會(huì)影響其他節(jié)點(diǎn)的內(nèi)存位置。
? 例如：

#include <iostream>
#include <map>
int main() {
    std::map<int, int> m = {{1, 10}, {2, 20}};
    auto it = m.find(1);
    m.erase(it);  // 刪除鍵為1的元素
    // it已經(jīng)失效，不能再使用
    for (auto new_it = m.begin(); new_it!= m.end(); ++new_it) {
        std::cout << new_it->first << " " << new_it->second << std::endl;
    }
    return 0;
}