C++迭代器失效

前言

  • C++迭代器很好用,但是使用的时候一不留神就会出错,迭代器失效就是其中之一。

迭代器失效

  1. list, set, map容器

    • 在使用 list、set 或 map遍历删除某些元素时可以这样使用:
    • 正确写法1:

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      std::list<int> List;
      std::list<int>::iterator itList;
      for (itList = List.begin(); itList != List.end(); ) {
      if (WillDelete(*itList)) {
      itList = List.erase(itList);
      } else {
      itList++;
      }
      }
    • 正确写法2:

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      std::list<int> List;
      std::list<int>::iterator itList;
      for (itList = List.begin(); itList != List.end(); ) {
      if (WillDelete( *itList)) {
      List.erase(itList++);
      } else {
      itList++;
      }
      }
    • 错误写法1:

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      std::list<int> List;
      std::list<int>::iterator itList;
      for (itList = List.begin(); itList != List.end(); itList++) {
      if (WillDelete(*itList)) {
      List.erase(itList);
      }
      }
    • 错误写法2:

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

      1. 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
      2. 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
      3. 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。
      4. 错误使用方法2:同错误使用方法1
  2. vector, deque容器

    • 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
    • 正确写法:

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      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:

      1. vector、deque 不能像上面的正确使用方法2的办法来遍历删除

        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
        2. 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。但是erase方法可以返回下一个有效的iterator
        3. 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

相关容器介绍

  1. vector

    • 内部数据结构:数组
    • 访问:随机访问每个元素,所需要的时间为常量
    • 增删元素: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
    • 迭代器: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
    • 访问:随机访问每个元素,所需要的时间为常量
    • 增删元素: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
    • 迭代器: 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. lsit

    • 内部数据结构:双向环状链表
    • 访问:不能随机访问一个元素
    • 增删元素: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
    • 迭代器: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
    • 访问:不可双向遍历,只能从前到后地遍历
    • 增删元素: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
    • 迭代器: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
  5. stack

    • 内部数据结构: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
    • 访问:不能遍历整个stack
    • 增删元素:元素只能后进先出
  6. queue

    • 内部数据结构: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
    • 访问:不能遍历整个queue
    • 增删元素:元素只能先进先出
  7. priority_queue

    • 内部数据结构: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
    • 访问:只能访问第一个元素,不能遍历整个priority_queue
    • 增删元素:第一个元素始终是优先级最高的一个元素
  8. set(hash_set不解释了)

    • 内部数据结构:红黑树
    • 访问:随机访问
    • 增删元素:键和值相等且键唯一
    • 迭代器: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. map(hash_map不解释了)

    • 内部数据结构:红黑树
    • 访问:随机访问
    • 增删元素:键唯一
    • 迭代器: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
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