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C++初阶学习第十弹——探索STL奥秘（五）——深入讲解vector的迭代器失效问题

news 来源：原创 2024/6/16 17:41:05

vector（上）：C++初阶学习第八弹——探索STL奥秘（三）——深入刨析vector的使用-CSDN博客

vector（中）：C++初阶学习第九弹——探索STL奥秘（四）——vector的深层挖掘和模拟实现-CSDN博客

一、vector的迭代器失效问题的本质

二、vector迭代器失效的原因

1、引起底层空间改变的操作

2、进行指定元素删除的时候—erase

3、在其他编译环境下的失效情况

4、string的迭代器失效

三、vector迭代器失效的解决方法

四、总结

前言：

在前面我们已经学习了vector的使用和其模拟实现，相信也帮助我们了解了vector这个容器的基本规则，但其实在我们讲解的过程中，有一些知识点我们还没提到，今天，我们就专门来讲一下vector在使用和模拟实现的过程中一个容易出错的知识点——迭代器失效问题

一、vector的迭代器失效问题的本质

迭代器的作用就是能让我们忽略变量的类型，方便我们访问，其本质其实还是指针，类如对于vector的类型的，++后往后访问其实也是将指针改为指向下一个数据的指针，迭代器失效就是迭代器底层使用的指针指向的空间被释放了，这样再使用这个迭代器就会造成程序崩溃，这就是迭代器失效（迭代器失效也与编译环境有一定关系）

二、vector迭代器失效的原因

vector容器可能会发生迭代器失效的操作有以下几种：

1、引起底层空间改变的操作

比如resize、reserve、insert、assign、push_back等

例如：

#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;int main()
{vector<int> v{ 1,2,3,4,5,6 };auto it = v.begin();while (it != v.end()){cout << *it << " ";++it;}cout << endl;return 0;
}

对于这样一个程序，我们定义了一个v，并用迭代器来实现全部访问，运行结果如下：

在这个程序中，我们记录下了v的begin迭代器，并一步步向后走，从而实现遍历，但我们知道vector的本质上与顺序表是类似的，它是在内存上找一段能放下当前数据的空间，但是当我们进行扩容等操作的时候的时候，可能原空间下就不够用了，就需要找一个新的位置开辟空间并且销毁旧空间，这个时候迭代器指向的位置就会发生变化，而it还记录的原来begin指向原来的那段空间，所以就会导致程序崩溃，出现迭代器失效的现象

例如（错误示范）：

#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;int main()
{vector<int> v{ 1,2,3,4,5,6 };auto it = v.begin();v.resize(100, 8);            //这里会扩容while (it != v.end()){cout << *it << " ";++it;}cout << endl;return 0;
}

运行结果：

2、进行指定元素删除的时候—erase

当进行指定位置删除时，最终返回的是删除元素的位置，当我们访问这个位置的时候，如果删除元素后面还有值，那么就会往前挪，我们就能访问到元素，但是当删除位置pos位于最后一个元素时，删除后我们访问就会访问到begin()，就会越界

代码实例：

#include <iostream>
using namespace std;
#include <vector>
int main()
{int a[] = { 1, 2, 3, 4 };vector<int> v(a, a + sizeof(a) / sizeof(int));// 使用find查找3所在位置的iteratorvector<int>::iterator pos = find(v.begin(), v.end(), 3);// 删除pos位置的数据，导致pos迭代器失效。v.erase(pos);cout << *pos << endl; // 此处会导致非法访问return 0;
}

运行结果：

3、在其他编译环境下的失效情况

这一点并不是很重要，在上面我们也提到了vector的迭代器失效也与编译器环境有关，这里有关指的是报错情况及运行上，例如在Linux下，g++对于迭代器失效的检查就没有那么严格，一般迭代器失效也能运行，只不过运行结果会出错，并不会直接中断，总之，迭代器失效一定会导致错误，我们在平时使用迭代器的时候一定要注意这个问题

4、string的迭代器失效

string在内存中的存储情况有一点类似vector，也是在内存上先开辟空间，所以也会出现上面的哪些情况，出现迭代器失效的问题，具体原因与上面一样，下面我们给出一个例子观察一下

代码实例：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;int main()
{string s("hello");auto it = s.begin();// 放开之后代码会崩溃，因为resize到20会string会进行扩容// 扩容之后，it指向之前旧空间已经被释放了，该迭代器就失效了// 后序打印时，再访问it指向的空间程序就会崩溃//s.resize(20, '!');while (it != s.end()){cout << *it;++it;}cout << endl;it = s.begin();while (it != s.end()){it = s.erase(it);// 按照下面方式写，运行时程序会崩溃，因为erase(it)之后// it位置的迭代器就失效了// s.erase(it);++it;}
}

运行结果：

三、vector迭代器失效的解决方法

解决方法非常简单：在使用前重新赋值即可

例如1中的：

#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;int main()
{vector<int> v{ 1,2,3,4,5,6 };auto it = v.begin();v.resize(100, 8);        //这里会扩容it = v.begin();          //使用前重新赋值while (it != v.end()){cout << *it << " ";++it;}cout << endl;return 0;
}

运行结果：