C++ 迭代器 删除（erase）插入（insert）之后失效

Posted 2021-11-22 软件工程小施同学

初学者的我在学习迭代器的时候（今天这里主要说的是vector的迭代器）碰到了一些问题，纠结了好些时候，总算弄明白了一点。

迭代器会在删除插入等操作后失效，即在其删除插入位置后的迭代器会失效，那所谓的失效是什么意思？

失效一般是指迭代器指向了和你预期不一样的位置了，但这个时候，你可以通过自增自减使它指向正确位置，但是，注意，有些时候，你是不能这样做的，迭代器会完全失效，必须重新初始化。

迭代器像指针但又不是指针，指针是指向某个地之后，除非你改变它的指向，要不然它是不会因为其他操作使它的指向发生变化的，迭代器不一样，在删除插入后它的指向是会变化的，尤其是插入（迭代器有点像浮动的游标）

例如：

std::vector data; 

std::vector<int>::iterator i;

data.erase(i);

erase之后，i失效；

这里的失效，其实你在IDE中调试监视i看的话会发现，i只是指向了删除后的元素，并没有发生什么，但是在这之后你就是不能用它，一用它就会报错，而必须这样：i=data.erase(i)//i指向了被删除前的下一个元素；这样，你就可以用了。

其实删除还好，它并没有改变向量在内存的存储位置，你只要像上边这样做既可（或许重新初始化i），而插入有时就比较严重了：vector是支持动态插入的，什么是动态插入呢？就是原先分配给这个vector的内存如果不够的话，你再插入，能成功，但其实这个时候，插入后的vertor内存地址完全改变了，这样，原先的迭代器全部失效，必须重新初始化。你做插入动作，vector分配到的内存不够，这个时候系统会重新开辟一个内存空间（你在初始化vector的时候系统会自动开辟内存存储它，这个时候系统给它的内存空间你可以用vectorName.capacity()来查看他的大小，不过系统一般使capacity是等于size的，除非你手动初始化它），将原先vector的值复制过来，再执行插入操作，这样，你原先的迭代器就全部失效（因为地址完全改变了），不能再用了。

但如果你插入后，vector分配到的内存是够的，迭代器就不会“失效”，这里不会“失效”，是指vector还在这段内存上，只是插入后，插入位置后的迭代器指向了前一个元素，有点像删除，这个时候你只要执行“--i;”语句就可以使i回到原先位置

但是，重要的来了，迭代器这里你一定要重点关注下这个：iteratorName.end()；这个位置很特殊，它无论是你删除也好，插入也好，一旦执行了这个操作之后，它是完全无效了的，它不会因为删除而指向后一个元素（这个好理解，后面是未定义的，当然不能），也不会因为插入而指向前一个元素（如果不是end位置，内存足够的话，插入后，这个位置后的迭代器是变成指向前一个元素的，并没有完全失效）。

说了这么多，还是看一个比较典型的程序，更好说明：

01 #include <algorithm>
02 #include <iostream>
03 #include <string>
04 #include <vector>
05 #include <iterator>
06 #include <ciso646>
07 
08 int main()
09 {
10  int v;
11  std::string s;
12  std::vector<int> data;
13  std::vector<int>::iterator i,p;
14  data.insert(data.begin(),std::istream_iterator<int>(std::cin),std::istream_iterator>());
15  i=data.begin();
16  while(i!=data.end())
17  {
18        v=*i;
19        p=std::lower_bound(data.begin(),i,v);//从向量begin()开始，到i中找到值大于等于v的第一个迭代器（p）
20        i=data.erase(i);//删除i，并返回指向下一个元素的迭代器
21       data.insert(p,v);//在p位置之前插入数据v
22       ++i;
23   }
24  for(std::vector>::iterator iter(data.begin());iter!=data.end();++iter)
25       std::cout<<*iter<<' ';
26  system("pause");
27 }
这是Exploring C++一本书上的一个程序（对输入的数据进行排序），但这个程序是错误的，起码我在VS2010上运行会提示：Expression:vector iterator not incrementable.（迭代器未定义）（我用的是VS2010）

然后，我输入“3 2 1”试着调试，看看哪里错了，结果发现，前两个循环正确，第三个循环，在执行++i;之前也都是正确的，事实上到这个时候，序列已经排好序了，只要跳出循环就好了，可是执行这句语句（++i;）后，报错，我看了这个时候i的指向，data.end()前一个位置，按理说++i;后应该就可以和data.end()相等，这样下一个while循环就可以跳出来了，可事实上没有，这是为什么？

一开始不知道具体原理，还以为因为删除插入的原因，迭代器就马上无效，可一想前两个循环不也有删除插入？怎么就没事？弄了好久才明白：最后一个循环的时候执行 i=data.erase(i);，这个时候，i就指向了这个时候的data.end()位置，这是一个特殊的迭代器，之后执行插入操作，（data这个时候所拥有的内存是足够的），i就无条件无效了，不能用了，成为历史位置（==！不知道这样理解对不对），它是不会因为插入而指向前一个元素的，所以，执行++i;报错（end+1，位置未定义）。

那要实现原功能，怎么办，一开始，我这样改：

在++i;语句前面加一个if判断：

if(i!=data.end())

     ++i;

else

     break;

可这样做还是错了，报错：Expression：vector iterator incompatible。迭代器不相容。

有了之前讲的，就很容易理解，i这个时候已经成了“历史”迭代器了，它和现在的data.end()完全是两码事，不能比较。

正确的做法是：（while循环里面代码）

01 v=*i;
02 p=std::lower_bound(data.begin(),i,v);//从向量begin()开始，到i中找到值大于等于v的第一个迭代器（p）
03 i=data.erase(i);//删除i，并返回指向下一个元素的迭代器
04 if(i==data.end())
05 {
06     data.insert(p,v);
07     break;
08 }
09 else
10 {
11      data.insert(p,v);//在p位置之前插入数据v
12      ++i;
13 }
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