迭代器失效的几种情况

Posted 2021-10-17 森明帮大于黑虎帮

引言:

最近自己写代码用到了删除链表中某个节点操作，因为迭代器使用不规范，造成了程序崩溃。
例如，对某个迭代器解引用所获得的值并不是执行erase()前这个迭代器指向的值，还有可能对未指向任何元素的迭代器的解引用赋值而引发程序crash。类似的问题代码像这样：

LeetCode第283题的一种常规解法:

class Solution {
public:
    void moveZeroes(vector<int>& nums) {
        int num = 0;
        auto iter = nums.begin();
        while(iter != nums.end()) {
            if (*iter == 0) {
                nums.erase(iter);
                num++;
            } 
            iter++;
        }
        nums.insert(nums.end(), num, 0);
    }
};

nums.erase(iter)之后，iter及其后面的迭代器已经失效，不应该再使用这些迭代器。再执行iter++，其行为是未定义的。

迭代器失效的几种情况总结:

1. 对于序列式容器(如vector,deque)，序列式容器就是数组式容器，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。所以不能使用erase(iter++)的方式，还好erase方法可以返回下一个有效的iterator。

vector是一个顺序容器，在内存中是一块连续的内存，当删除一个元素后，内存中的数据会发生移动，以保证数据的紧凑。所以删除一个数据后，其他数据的地址发生了变化，之前获取的迭代器根据原有的信息就访问不到正确的数据。

所以为了防止vector迭代器失效，常用如下方法：

void vectorTest()
{
    vector<int> container;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        container.push_back(i);
    }

    vector<int>::iterator iter;
    for (iter = container.begin(); iter != container.end(); )
    {
        if (*iter > 3){
            iter = container.erase(iter);//erase的返回值是删除元素下一个元素的迭代器
        }
        else{
            iter++;
        }
    }
}

2. 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。

解析：dataMap.erase(iter)之后,iter就已经失效了，所以iter无法自增，即iter++就会出bug.解决方案，就是在iter失效之前，先自增。

总结:

迭代器失效分三种情况考虑，也是非三种数据结构考虑，分别为数组型，链表型，树型数据结构。

• 数组型数据结构：该数据结构的元素是分配在连续的内存中，insert和erase操作，都会使得删除点和插入点之后的元素挪位置，所以，插入点和删除掉之后的迭代器全部失效，也就是说insert( * iter)(或erase( * iter))，然后在iter++，是没有意义的。解决方法：erase( * iter)的返回值是下一个有效迭代器的值。 iter =cont.erase(iter)。

• 链表型数据结构：对于list型的数据结构，使用了不连续分配的内存，删除运算使指向删除位置的迭代器失效，但是不会失效其他迭代器.解决办法两种，erase( * iter)会返回下一个有效迭代器的值，或者erase(iter++)。

• 树形数据结构： 使用红黑树来存储数据，插入不会使得任何迭代器失效；删除运算使指向删除位置的迭代器失效，但是不会失效其他迭代器.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。