26.STL中迭代器失效的情况有哪些？
26.STL中迭代器失效的情况有哪些？
1.STL之vector迭代器失效
std::vector是一个动态数组，当其大小或容量发生改变时，其内存可能被重新分配，从而导致已经存在的迭代器失效。以下是几种可能导致迭代器失效的情况：
1.插入或添加元素：使用push_back或insert在std::vector中插入元素可能导致所有的迭代器失效。这是因为，如果std::vector的当前容量不足以容纳新的元素，std::vector会分配新的内存空间，并将所有的元素移动到新的内存空间，导致原有迭代器失效。
std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
auto it = vec.begin();
vec.push_back(6); // 可能会导致 vec 的内存被重新分配
// 这时，迭代器 it 可能已经失效了，它仍然指向旧的内存块，而不是新的内存块。
// 所以，如果我们尝试使用它，可能会出现未定义的行为。
std::cout << *it << std::endl; // 未定义的行为
在这个例子中，我们在遍历的过程中向vec的尾部添加了元素，这可能导致it迭代器失效，因为push_back可能导致vector的内存被重新分配。这样的代码是有问题的，应当避免在遍历过程中修改vector的大小。
2.删除元素：使用pop_back、erase或clear删除元素，会导致指向被删除元素及其之后元素的迭代器失效。
当你从 std::vector 中删除元素时，这将导致指向被删除元素及其之后元素的迭代器失效。下面是一个具体的例子：
std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
auto it = std::find(vec.begin(), vec.end(), 3); // it 现在指向元素 3
vec.erase(it); // 删除元素 3
// it 现在是一个失效的迭代器，因为它指向的元素已经被删除了。如果我们尝试使用它，会产生未定义的行为。
std::cout << *it << std::endl; // 未定义的行为！
在这个例子中，我们首先获取了一个指向元素3的迭代器it。然后，我们调用erase删除了元素3，这导致it失效。最后，我们尝试使用it，但这是未定义的行为，可能导致程序崩溃。
因此，在删除元素之后，我们应当避免使用指向被删除元素的迭代器。如果你需要在删除元素后继续访问vector中的元素，你应当在删除操作后重新获取迭代器。例如，erase函数返回的是一个指向被删除元素之后元素的有效迭代器，你可以使用这个迭代器来继续访问vector中的元素。
std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
auto it = std::find(vec.begin(), vec.end(), 3);
it = vec.erase(it); // erase 返回的是一个有效的迭代器，指向被删除元素之后的元素
if(it != vec.end())
{
std::cout << *it << std::endl; // 这是安全的
}
3.调整容器大小：使用resize或shrink_to_fit改变std::vector的大小可能会导致所有的迭代器失效，因为这可能会触发内存的重新分配。
调整std::vector的大小，比如使用resize()或shrink_to_fit()，可能会使迭代器失效。原因是，这些操作可能会改变vector的内部内存布局。让我们看一下具体的例子：
std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
auto it = vec.begin() + 2; // 现在，it 指向元素 3
vec.resize(2); // 调整 vector 的大小，使其只包含前两个元素
// it 现在是失效的迭代器，因为它指向的元素已经被删除了。如果我们尝试使用它，将会产生未定义的行为。
std::cout << *it << std::endl; // 未定义的行为！
在这个例子中，我们首先获得一个指向元素3的迭代器it。然后，我们调用resize(2)，将vector的大小调整为2，这会删除除前两个元素以外的所有元素。因此，it现在是失效的，因为它指向的元素已经被删除了。最后，我们尝试使用it，这是未定义的行为，可能会导致程序崩溃。
因此，调整std::vector的大小后，应该避免使用可能已经失效的迭代器。如果你需要在调整大小后继续访问vector中的元素，你应该在调整大小操作后重新获取迭代器。
4.调换元素：使用swap或std::swap交换两个vector，会导致相关vector的迭代器失效。
在使用迭代器遍历std::vector时，一定要特别注意，避免在遍历过程中进行插入、删除等可能使迭代器失效的操作，否则可能会导致未定义的行为。
在C++的std::vector中，你可以使用std::swap或成员函数swap()来交换两个向量的内容。这种操作会使得与被交换的向量相关联的所有迭代器、引用和指针失效。以下是一个具体的例子：
std::vector<int> vec1 = {1, 2, 3, 4, 5};
std::vector<int> vec2 = {6, 7, 8, 9, 10};
auto it1 = vec1.begin(); // it1 现在指向 vec1 的第一个元素
auto it2 = vec2.begin(); // it2 现在指向 vec2 的第一个元素
std::swap(vec1, vec2); // 或者 vec1.swap(vec2);
// 此时，vec1 包含 vec2 的元素，vec2 包含 vec1 的元素
// it1 和 it2 现在是失效的，因为它们指向的内存已经被交换了
std::cout << *it1 << std::endl; // 未定义的行为
std::cout << *it2 << std::endl; // 未定义的行为
在上述代码中，it1原本指向vec1的首个元素，it2原本指向vec2的首个元素。当我们交换vec1和vec2后，vec1的所有元素变成了vec2原本的元素，反之亦然。这就意味着it1现在实际上指向了vec2原本的内存，而it2指向了vec1原本的内存。由于这两块内存现在可能已经被重新分配给其他对象，或者被释放掉了，所以尝试访问*it1和*it2会产生未定义的行为。
因此，当你交换两个std::vector后，应该假定所有的迭代器、引用和指针都已经失效，并在需要的时候重新获取它们。
