1、迭代器失效
一、迭代器
迭代器(iterator)是一个可以对其执行类似指针的操作(如:解除引用(operator*())和递增(operator++()))的对象,我们可以将它理解成为一个指针。但它又不是我们所谓普通的指针,我们可以称之为广义指针,你可以通过sizeof(vector::iterator)来查看,所占内存并不是4个字节。
如下图所示:
这里我们定义了一个vector迭代器,对其求sizeof(),发现是12个字节,并不是一个指针的大小。那么我们常说的迭代器失效到底是什么呢?都有哪些场景会导致失效问题呢?我们一起来看以下具体场景及解决办法。
二、序列式容器迭代器失效
对于序列式容器,例如vector、deque;由于序列式容器是组合式容器,当当前元素的iterator被删除后,其后的所有元素的迭代器都会失效,这是因为vector,deque都是连续存储的一段空间,所以当对其进行erase操作时,其后的每一个元素都会向前移一个位置。
#include "stdafx.h" #include <iostream> #include <vector> using namespace std; void VectorTest() { vector<int> vec; for (int i = 0; i < 5; i++) { vec.push_back(i); } vector<int>::iterator it; cout << sizeof(it) << endl; for (it = vec.begin(); it != vec.end(); it++) { if (*it > 2) vec.erase(it);//此处会发生迭代器失效 } for (it = vec.begin(); it != vec.end(); it++) cout << *it << " "; cout << endl; } int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[]) { VectorTest(); system("pause"); return 0; }
运行结果,程序终止:
已经失效的迭代器不能进行++操作,所以程序中断了。不过vector的erase操作可以返回下一个有效的迭代器,所以只要我们每次执行删除操作的时候,将下一个有效迭代器返回就可以顺利执行后续操作了,代码修改如下:
void VectorTest() { vector<int> vec; for (int i = 0; i < 5; i++) { vec.push_back(i); } vector<int>::iterator it; cout << sizeof(it) << endl; for (it = vec.begin(); it != vec.end(); ) { if (*it==3) { it = vec.erase(it);//更新迭代器it } it++; } for (it = vec.begin(); it != vec.end(); it++) cout << *it << " "; cout << endl; }
这样删除后it指向的元素后,返回的是下一个元素的迭代器,这个迭代器是vector内存调整过后新的有效的迭代器。此时就可以进行正确的删除与访问操作了。
上面只是举了删除元素造成的vector迭代器失效问题,对于vector的插入元素也可以同理得到验证,这里就不再进行举例了。
vector迭代器失效问题总结
(1)当执行erase方法时,指向删除节点的迭代器全部失效,指向删除节点之后的全部迭代器也失效
(2)当进行push_back()方法时,end操作返回的迭代器肯定失效。
(3)当插入(push_back)一个元素后,capacity返回值与没有插入元素之前相比有改变,则需要重新加载整个容器,此时first和end操作返回的迭代器都会失效。
(4)当插入(push_back)一个元素后,如果空间未重新分配,指向插入位置之前的元素的迭代器仍然有效,但指向插入位置之后元素的迭代器全部失效。
deque迭代器失效总结:
(1)对于deque,插入到除首尾位置之外的任何位置都会导致迭代器、指针和引用都会失效,但是如果在首尾位置添加元素,迭代器会失效,但是指针和引用不会失效
(2)如果在首尾之外的任何位置删除元素,那么指向被删除元素外其他元素的迭代器全部失效
(3)在其首部或尾部删除元素则只会使指向被删除元素的迭代器失效。
二、关联式容器迭代器失效
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。erase迭代器只是被删元素的迭代器失效,但是返回值为void,所以要采用erase(iter++)的方式删除迭代器。
首先来看一下map迭代器失效的一个例子:
void mapTest() { map<int, int>m; for (int i = 0; i < 10; i++) { m.insert(make_pair(i, i + 1)); } map<int, int>::iterator it; for (it = m.begin(); it != m.end(); it++) { if ((it->first)>5) m.erase(it); } } int main() { mapTest(); system("pause"); return 0; }
运行结果:
这里显示迭代器失效,不能进行++ 操作,只要稍作修改就可以了:
void mapTest() { map<int, int>m; for (int i = 0; i < 10; i++) { m.insert(make_pair(i, i + 1)); } map<int, int>::iterator it; for (it = m.begin(); it != m.end(); ) { if (it->first==5) m.erase(it++); it++; } for (it = m.begin(); it != m.end();it++) { cout << (*it).first << " "; } cout << endl; }
此时就可以成功删除key值为5的元素了,而且迭代器++也没有问题了。
这里主要解释一下erase(it++)的执行过程:这句话分三步走,先把iter传值到erase里面,然后iter自增,然后执行erase,所以iter在失效前已经自增了。
map是关联容器,以红黑树或者平衡二叉树组织数据,虽然删除了一个元素,整棵树也会调整,以符合红黑树或者二叉树的规范,但是单个节点在内存中的地址没有变化,变化的是各节点之间的指向关系。