迭代器精彩演绎，失效分期及弥补实战

Posted 2021-02-11 hs-pingfan

一、迭代器简介

迭代器是一种遍历容器内元素的数据类型。这种数据类型感觉有点像指针。

string,vector,[],很少用[]，更通用的方式就是用迭代器。

通过迭代器，我们可以读容器中的元素值，读string中的每个字符，还可以修改某个迭代器所指向的元素值。

迭代器支持++,--自增，自减操作，相关list/map容器

二、容器的迭代器类型

vector<int> iv(100,200,300);
vector<int>::iterator iter; // 定义迭代器，也必须是vector<int>

三、迭代器的begin()/end()，反向迭代器rbegin()/rend()操作

begin()/end()用来返回迭代类型，rbegin()/rend()返回迭代类型

（1）begin()返回一个迭代器类型

iter = iv.begin();// 如果容器中有元素，则begin返回的迭代器，指向容器中的第一个元素。 即iter指向了iv[0]

（2）end()：返回迭代器类型

iter = iv.end(); // end返回的迭代器指向的并不是末端元素，而是末端元素的后边

（3）如果一个容器为空，则begin()/end()返回的迭代器相同

vector<int> iv2;
vector<int>::iterator iterbegin = iv2.begin();
vector<int>::iterator iterend = iv2.end();
if(iterbegin == iterend)
{
    cout << “容器iv2为空” << endl;
}

（4）传统迭代器的写法

vector<int> iv(100,200,300);
for(vector<int>::iterator iter = iv.begin();iter != iv.end(); iter++)
{
    cout << *iter << endl; // 依次打印100,200,300
}

（5）反向迭代器

反向迭代器：从后往前遍历容器中的元素

反向迭代器（逆向迭代器），用的rbegin(),rend()

rbegin()返回一个反向迭代器，指向反向迭代器的第一个元素

rend()返回一个反向迭代器，指向反向迭代器的最后一个元素的下一个位置

vector<int> iv(100,200,300);
for(vector<int>::reverse_iterator riter = iv.rbegin(); riter != iv.rend(); riter++)
{
    cout << *riter << endl; // 依次打印300,200,100
}

四、迭代器运算符

（1）*iter：返回迭代器iter所指向元素的引用。必须保证这个迭代器指向的是有效的容器元素，不能指向end()，因为end()是末端后面的元素，即end()是指向一个不存在的元素。

vector<int> iv(100,200,300);
//vector<int>::iterator iter = iv.end(); // 存在问题
vector<int>::iterator iter = iv.begin();
cout << *iter << endl;

（2）++iter,iter++:让迭代器指向容器的下一个元素；已经指向end()时候，不能再自加，自减。

//vector<int>::iterator iter = iv.end(); // 存在问题
vector<int>::iterator iter = iv.begin();
iter++;
cout << *iter << endl;

（3）--iter,iter--:让迭代器指向容器中的上一个元素。指向开头元素，不能再--

//vector<int>::iterator iter = iv.begin(); // 存在问题
vector<int>::iterator iter = iv.end();
iter--;
cout << *iter << endl;

（4）iter1 == iter2; iter1 != iter2 判断两个迭代器是否相等。

如果两个迭代器指向的是同一个元素，就相等，否则就不等。

（5）如何引用结构中的成员

struct student
{
int num;
};

vector<student> sv;
student mystu;
mystu.num = 100;
sv.push_back(mystu); // 把对象mystu赋值到了sv容器中。

 
vector<student>::iterator iter; // 确保迭代器指向有效的对象
iter = sv.begin(); // 指向第一个元素
cout << (*iter).num << endl; 
cout << iter->num << endl;

五、const_iterator迭代器,const：常量

const_iterator迭代去，表示值不能改变的意思，这里的值不能改变表示这个迭代器指向的元素的值不能改变，而不是表示这个迭代器本身不能改变，即迭代器本身是可以不断指向下一个元素；只能从容器中读元素，不能通过这个迭代器改写容器中的元素，感觉起来更像常量指针。

const vector<int> iv = {100,200,300};
vector<int>::const_iterator iter;
for(iter = iv.begin(); iter != iv.end(); iter++)
{
    //*iter = 4; // 出错，不可修改
    cout << *iter << endl;
}

（1）cbegin()/cend()操作

C++11引入的两个新函数，跟begin,end类似；cbegin,cend,返回的都是常量迭代器

for(auto iter = iv.cbegin(); iter != iv.cend(); iter++)
{
    //*iter = 4; // 报错，不能给常量赋值，这说明cbegin返回的是常量迭代器。
    cout << *iter << endl;
}

六、迭代器失效

vector<int> vecvalue{1,2,3,4,5};

for(auto vecitem : vecvalue)
{
    //vecvalue.push_back(444); // 报错，显示结果混乱
    cout << vecitem << endl;
}

for(auto beg = vecvalue.begin(); beg != vecvalue.end(); beg++)
{
    //vecvalue.push_back(444); // 报错，崩溃
    cout << *beg << endl;
}

在操作迭代器的过程中，使用迭代器这种循环体，千万不要改变vector容器的容量。即不要增加或删除vector容器中的容量。

向容器中增加元素或删除元素，这些操作可能会使指向容器元素的指针，引用，迭代器失效，失效表示不能再代表任何容器中的元素。一旦使用失效的东西，就等于犯了严重的程序错误，很多情况下，程序会直接崩溃。

for(auto beg = vecvalue.begin(); beg != vecvalue.end(); beg++)
{
    vecvalue.push_back(444);
    break; // 插入新元素直接跳出
}

for(auto beg = vecvalue.begin(); beg != vecvalue.end(); beg++)
{
    cout << *beg <<endl;
}

（1）灾难程序1

vector<int> vecvalue{1,2,3,4,5};
auto beg = vecvalue.begin();
auto end = vecvalue.end();

while(beg != end)
{
    cout << *beg << endl;
    // 加入想往begin这个位置插入新值，可以用insert
    vecvalue.insert(beg,80); //插入新值，第一个参数为插入位置，第二个参数为插入值。
    // 这个值的插入，会使迭代器失效。比如begin,end失效
    // 具体哪个迭代器失效，取决于vector内部的实现原理。
    // 最明智的做法就是立即break跳出循环,否则程序会崩溃。
    break;
    beg++; // 不要忘记，并且放在循环末尾
}

beg = vecvalue.begin();
end = vecvalue.end();

while(beg != end)
{
    cout << *beg << endl;
    beg++; // 不要忘记，并且放在循环末尾
}

// 迭代器插入防止迭代器失效
vector<int> vecvalue{1,2,3,4,5};
auto beg = vecvalue.begin();
auto end = vecvalue.end();
int icount = 0;

while(beg != vecvalue.end()) // 每次更新end防止end失效
{
    beg = vecvalue.insert(beg,icount+80);
    icount++;
    if(icount>10) break;
    ++beg;
}

// 遍历迭代器里面的数据
beg = vecvalue.begin();
end = vecvalue.end();
while(beg != end)
{
    cout << *beg << endl;
    beg++; // 不要忘记，并且放在循环末尾
}

（2）灾难程序2 – 容器的释放问题

vector<int> iv = {100,200,300};
//…
for(auto iter = iv.begin();iter != iv.end();iter++)
{
    // erase函数，移除iter位置上的元素，返回下一个元素位置
    iv.erase(iter);  // 存在问题，直接崩溃
}

// 稳定版容器释放
vector<int> iter = iv.begin();
while(iter != iv.end())
{
    iter = iv.erase(iter);
}

// 更简单的释放
while(!iv.empty())
{
    auto iter = iv.begin();// 因为不为空，所以返回的begin()是没问题
    iv.erase(iter); // 删除该位置上的元素
}

七、范例演示

（1）用迭代器编译string类型数据

string str(“I Love China”);
for(auto iter = str.begin();iter != str.end();++iter)
{
    *iter = toupper(*iter);
}
cout << str << endl;

（2）vector容器常用操作及内存释放

迭代器实战例子

// ServerName = 1区 // 表示服务器名称
// ServeID = 100000 // 服务器ID
struct conf
{
    char itemname[40];  // 项目名
    itemContext[100];    // 项目内容   
};

// 根据项目名查询项目内容
char *getinfo(vector<conf *> &conflict,const char *pitem)
{
    for(auto pos = conflict.begin(); pos != conflict.end(); ++pos)
    {
       if(_strcmp((*pos)->itemname,pitem) == 0) 
       {
            return (*pos)->itemcontext;
       }
    }
    return nullptr;
}

int main()
{
    conf *pconf1 = new conf;
    strcpy_s(pconf1->itemname,sizeof(pconf1->itemname),”ServerName”);
    strcpy_s(pconf1->itemcontext,sizeof(pconf1->itemcontext),”1区”);

    conf *pconf2 = new conf;
    strcpy_s(pconf2->itemname,sizeof(pconf2->itemname),” ServeID”);
    strcpy_s(pconf2->itemcontext,sizeof(pconf2-> itemcontext),” 100000”);
    vector<conf *> conflist;
    conflict.push_back(conf1);// [0]
    conflict.push_back(conf2);// [1]

    //strcpy_s(pconf1->itemname,sizeof(pconf1->itemname),”ServerName123”);

    // 查询项目名字对应的内容
    char *p_tmp = getinfo(conflict,”ServerName”);
    if(p_item != nullptr)
    {
        cout << p_item << endl;
    }

    // 释放内存
    std::vector<conf *>::iterator pos;
    for(pos = conflict.begin(); pos != conflict.end(); pos++)
    {
        delete (*pos); // *pos代表了conf的指针，删除自己new出来的内存
    }
    conflict.clear();  // 这个要不要都行。 
    return 0;
}