迭代器失效问题

「爱情、让人受尽委屈。」 2022-03-25 11:20 236阅读 0赞

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下面材料整理自Internet&著作。  
STL中的容器按存储方式分为两类，一类是按以数组形式存储的容器（如：vector 、deque)；另一类是以不连续的节点形式存储的容器（如：list、set、map）。在使用erase方法来删除元素时，需要注意一些问题。

在使用 list、set 或 map遍历删除某些元素时可以这样使用：

正确使用方法1：

std::list< int> List;
    	std::list< int>::iterator itList;
        for( itList = List.begin(); itList != List.end(); )
        { 
        	if( WillDelete( *itList) )
    	   	{ 
           		itList = List.erase( itList);//需要用一个迭代器指针去接收当前返回值，否则指针指向出错
           	}
            else
           		itList++;
    	}

或  
正确使用方法2：

std::list< int> List;
     	std::list< int>::iterator itList;
    	for( itList = List.begin(); itList != List.end(); )
    	{ 
    		if( WillDelete( *itList) )
     		{ 
    			List.erase( itList++);//当前指针需要先指向下一个数据
     		}
     		else
     			itList++;
     	}

下面是两个错误的使用方法：

错误使用方法1：

std::list< int> List;
    	std::list< int>::iterator itList;
        for( itList = List.begin(); itList != List.end();itList++)
        { 
        	if( WillDelete( *itList) )
            { 
            	List.erase( itList);//不接收
            }
    	}

或  
错误使用方法2：

std::list< int> List;
        std::list< int>::iterator itList;
        for( itList = List.begin(); itList != List.end(); )
        { 
        	if( WillDelete( *itList) )
            { 
               itList = List.erase( ++itList);//删错
            }
            else
               itList++;
    	}

正确使用方法1：通过erase方法的**返回值**来获取下一个元素的位置  
正确使用方法2：在调用erase方法之前先使用 “++”来**获取下一个元素的位置**  
错误使用方法1：在调用erase方法之后使用“++”来获取下一个元素的位置，由于在调用erase方法以后，该元素的位置**已经被删除**，如果在根据这个旧的位置来获取下一个位置，则会出现异常。  
错误使用方法2：先“++”来获取下一个元素的位置，调用erase方法以后删除的是下一个元素，并不是想要删除的当前元素。

在使用 vector、deque遍历删除元素时，也可以通过erase的返回值来获取下一个元素的位置：  
正确使用方法：

std::vector< int> Vec;
    	std::vector< int>::iterator itVec;
        for( itVec = Vec.begin(); itVec != Vec.end(); )
        { 
            if( WillDelete( *itVec) )
            { 
                itVec = Vec.erase( itVec);
            }
            else
               	itList++;
    	}

注意：vector、deque 不能像上面的“正确使用方法2”的办法来遍历删除。原因请参考Effective STL条款9。摘录到下面：

> 1.  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。

for (iter = cont.begin(); it != cont.end(); )
    { 
       (*iter)->doSomething();
       if (shouldDelete(*iter))
          cont.erase(iter++);
       else
          ++iter;
    }

因为iter传给erase方法的是一个副本，iter++会指向下一个元素。

> 1.  对于序列式容器(如vector,deque)，删除当前的iterator会使后面所有元素的iterator都失效。这是因为vetor,deque使用了连续分配的内存，删除一个元素导致后面所有的元素会向前移动一个位置。还好erase方法可以返回下一个有效的iterator。

for (iter = cont.begin(); iter != cont.end();)
    { 
       (*it)->doSomething();
       if (shouldDelete(*iter))
          iter = cont.erase(iter); 
       else
          ++iter;
    }v

> 1.  对于list来说，它使用了不连续分配的内存，并且它的erase方法也会返回下一个有效的iterator，因此上面两种方法都可以使用。

迭代器失效的情况：

(1) vector  
内部数据结构：数组。  
随机访问每个元素，所需要的时间为常量。  
在末尾增加或删除元素所需时间与元素数目无关，在中间或开头增加或删除元素所需时间随元素数目呈线性变化。  
可动态增加或减少元素，内存管理自动完成，但程序员可以使用reserve()成员函数来管理内存。  
vector的迭代器在**内存重新分配时将失效**（它所指向的元素在该操作的前后不再相同）。当把超过capacity()-size()个元素插入vector中时，内存会重新分配，所有的迭代器都将失效；否则，指向当前元素以后的任何元素的迭代器都将失效。当**删除元素时，指向被删除元素以后的任何元素的迭代器都将失效**。

(2)deque  
内部数据结构：数组。  
随机访问每个元素，所需要的时间为常量。  
在开头和末尾增加元素所需时间与元素数目无关，在中间增加或删除元素所需时间随元素数目呈线性变化。  
可动态增加或减少元素，内存管理自动完成，不提供用于内存管理的成员函数。  
**增加任何元素都将使deque的迭代器失效**。**在deque的中间删除元素将使迭代器失效**。在deque的头或尾删除元素时，只有指向该元素的迭代器失效。

(3)list  
内部数据结构：双向环状链表。  
不能随机访问一个元素。  
可双向遍历。  
在开头、末尾和中间任何地方增加或删除元素所需时间都为常量。  
可动态增加或减少元素，内存管理自动完成。  
**增加任何元素都不会使迭代器失效。删除元素时，除了指向当前被删除元素的迭代器外，其它迭代器都不会失效**。

(4)slist  
内部数据结构：单向链表。  
不可双向遍历，只能从前到后地遍历。  
其它的特性同list相似。

(5)stack  
适配器，它可以将任意类型的序列容器转换为一个堆栈，一般使用deque作为支持的序列容器。  
元素只能后进先出（LIFO）。  
不能遍历整个stack。

(6)queue  
适配器，它可以将任意类型的序列容器转换为一个队列，一般使用deque作为支持的序列容器。  
元素只能先进先出（FIFO）。  
不能遍历整个queue。

(7)priority\_queue  
适配器，它可以将任意类型的序列容器转换为一个优先级队列，一般使用vector作为底层存储方式。  
只能访问第一个元素，不能遍历整个priority\_queue。  
第一个元素始终是优先级最高的一个元素。

(8)set  
键和值相等。  
键唯一。  
元素默认按升序排列。  
**如果迭代器所指向的元素被删除，则该迭代器失效**。其它任何增加、删除元素的操作都不会使迭代器失效。

(9)multiset  
键可以不唯一。  
其它特点与set相同。

(10)hash\_set  
与set相比较，它里面的元素不一定是经过排序的，而是按照所用的hash函数分派的，它能提供更快的搜索速度（当然跟hash函数有关）。  
其它特点与set相同。

(11)hash\_multiset  
键可以不唯一。  
其它特点与hash\_set相同。

(12)map  
键唯一。  
元素默认按键的升序排列。  
**如果迭代器所指向的元素被删除，则该迭代器失效**。其它任何增加、删除元素的操作都不会使迭代器失效。

(13)multimap  
键可以不唯一。  
其它特点与map相同。

(14)hash\_map  
与map相比较，它里面的元素不一定是按键值排序的，而是按照所用的hash函数分派的，它能提供更快的搜索速度（当然也跟hash函数有关）。  
其它特点与map相同。

(15)hash\_multimap  
键可以不唯一。  
其它特点与hash\_map相同。