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【C++】 vector 迭代器失效问题

7 人参与  2024年09月29日 12:40  分类 : 《随便一记》  评论

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【C++】 vector 迭代器失效问题

一. 迭代器失效问题分析二. 对于vector可能会导致其迭代器失效的操作有:1. 会引起其底层空间改变的操作,都有可能是迭代器失效2. 指定位置元素的删除操作--erase3. Linux下,g++编译器对迭代器失效的检测并不是非常严格,处理也没有vs下极端。4. 与vector类似,string在 插入或 扩容操作 或 erase之后,迭代器也会失效

一. 迭代器失效问题分析

迭代器的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)。

注意1:迭代器失效后,代码并不一定会崩溃,但是运行结果肯定不对,如果it不在begin和end范围内,肯定会崩溃的。

注意2:vector使用动态分配数组来存储它的元素。当新元素插入时候,这个数组需要被重新分配大小为了增加存储空间。 “ 其做法是,分配一个新的数组,然后将全部元素移到这个数组 ”。 但是原来定义的的迭代器未作处理依旧指向原来的地址,这就是导致迭代器失效的原因。
也就是说:一旦扩容就会导致迭代器失效。

迭代器失效解决办法:在使用前,对迭代器重新赋值即可

在这里插入图片描述
看图分析: 一旦经过扩容后原来的迭代器指针 it 不可在用,因为它还指向原来的旧空间,旧空间会被释放,旧空间释放后 it 就会变为野指针,需要重新更新迭代器即 newit

二. 对于vector可能会导致其迭代器失效的操作有:

1. 会引起其底层空间改变的操作,都有可能是迭代器失效

比如:resize、reserve、insert、assign、push_back等。

#include <iostream>using namespace std;#include <vector>int main(){vector<int> v{ 1,2,3,4,5,6 };auto it = v.begin();// 将有效元素个数增加到100个,多出的位置使用8填充,操作期间底层会扩容// v.resize(100, 8);// 插入元素期间,可能会引起扩容,而导致原空间被释放// v.insert(v.begin(), 0);// // v.push_back(8);// 给vector重新赋值,可能会引起底层容量改变v.assign(100, 8);while (it != v.end()){cout << *it << " ";++it;}cout << endl;return 0;}

出错原因:以上操作,都有可能会导致vector扩容,也就是说vector底层原理旧空间被释放掉,而在打印时,it还使用的是释放之间的旧空间,在对it迭代器操作时,实际操作的是一块已经被释放的空间,而引起代码运行时崩溃。
解决方式:在以上操作完成之后,如果想要继续通过迭代器操作vector中的元素,只需给it重新赋值即可。

2. 指定位置元素的删除操作–erase

#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(第一个)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;}

erase删除pos位置元素后,pos位置之后的元素会往前搬移,没有导致底层空间的改变,理论上讲迭代器不应该会失效,但是:如果pos刚好是最后一个元素,删完之后pos刚好是end的位置,而end位置是没有元素的,那么pos就失效了。因此删除vector中任意位置上元素时,vs编译器就认为该位置迭代器失效了。

3. Linux下,g++编译器对迭代器失效的检测并不是非常严格,处理也没有vs下极端。

#include <iostream>using namespace std;#include <vector>// 1. 扩容之后,迭代器已经失效了,程序虽然可以运行,但是运行结果已经不对了int main(){vector<int> v{ 1,2,3,4,5 };for (size_t i = 0; i < v.size(); ++i)cout << v[i] << " ";cout << endl;auto it = v.begin();cout << "扩容之前,vector的容量为: " << v.capacity() << endl;// 通过reserve将底层空间设置为100,目的是为了让vector的迭代器失效 v.reserve(100);cout << "扩容之后,vector的容量为: " << v.capacity() << endl;// 经过上述reserve之后,it迭代器肯定会失效,在vs下程序就直接崩溃了,但是linux下不会// 虽然可能运行,但是输出的结果是不对的while (it != v.end()){cout << *it << " ";++it;}cout << endl;return 0;}

4. 与vector类似,string在 插入或 扩容操作 或 erase之后,迭代器也会失效


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