C++迭代器失效的几种情况总结

Posted 2021-02-28 yahoo17

https://www.cnblogs.com/fnlingnzb-learner/p/9300073.html
文末有自己的测试代码
一、序列式容器(数组式容器)

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。

[](javascript:void(0)??

1 for (iter = cont.begin(); iter != cont.end();)
2 {
3    (*it)->doSomething();
4    if (shouldDelete(*iter))
5       iter = cont.erase(iter);  //erase删除元素，返回下一个迭代器
6    else
7       ++iter;
8 }

[](javascript:void(0)??

迭代器失效：

[](javascript:void(0)??

 1 void vectorTest()
 2 {
 3     vector<int> container;
 4     for (int i = 0; i < 10; i++)
 5     {
 6         container.push_back(i);
 7     }
 8  
 9     vector<int>::iterator iter;
10      for (iter = container.begin(); iter != container.end(); iter++)
11     {
12             if (*iter > 3)
13               container.erase(iter);
14     }
15  
16      for (iter = container.begin(); iter != container.end(); iter++)
17     {
18             cout<<*iter<<endl;
19     }
20 }

[](javascript:void(0)??

报错是：vectoriterator not incrementable.

迭代器在执行++操作时报错！已经失效的迭代器不能再进行自增运算了。++代码大致实现如下：

[](javascript:void(0)??

1 _Myiter operator++(int)
2 {
3     _Myiter _Tmp=*this;
4     ++*this;
5     return (_Tmp);
6 }

[](javascript:void(0)??

对于序列式容器，比如vector，删除当前的iterator会使后面所有元素的iterator都失效。这是因为顺序容器内存是连续分配（分配一个数组作为内存），删除一个元素导致后面所有的元素会向前移动一个位置。（删除了一个元素，该元素后面的所有元素都要挪位置，所以，iter++，已经指向的是未知内存）。

但是erase方法可以返回下一个有效的iterator。所以代码做如下修改，就OK了。

[](javascript:void(0)??

 1 void vectorTest()
 2 {
 3     vector<int> container;
 4     for (int i = 0; i < 10; i++)
 5     {
 6         container.push_back(i);
 7     }
 8  
 9     vector<int>::iterator iter;
10     for (iter = container.begin(); iter != container.end();)
11     {
12             if (*iter > 3) {
13                 iter = container.erase(iter);
14             }
15             else {
16                 iter ++;
17             }
18  
19     }
20  
21     for (iter = container.begin(); iter != container.end(); iter++)
22     {
23             cout<<*iter<<endl;
24     }
25 }

[](javascript:void(0)??

总结：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：

[](javascript:void(0)??

1 for (iter = container.begin(); iter != container.end(); )
2 {
3             if (*iter > 3)
4               iter = container.erase(iter);    //erase的返回值是删除元素下一个元素的迭代器
5             else{
6                 iter++;
7             }
8 }

[](javascript:void(0)??

这样删除后iter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。

二、关联式容器

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。

[](javascript:void(0)??

 1 for (iter = cont.begin(); it != cont.end();)
 2 {
 3    (*iter)->doSomething();
 4    if (shouldDelete(*iter))
 5       cont.erase(iter++);
 6    else
 7       ++iter;
 8 }
 9 
10 //测试错误的Map删除元素 
11 void mapTest()
12 {
13     map<int, string> dataMap;
14  
15  
16     for (int i = 0; i < 100; i++)
17     {
18            string strValue = "Hello, World";
19  
20             stringstream ss;
21             ss<<i;
22             string tmpStrCount;
23             ss>>tmpStrCount;
24             strValue += tmpStrCount;
25             dataMap.insert(make_pair(i, strValue));
26     }
27  
28     cout<<"MAP元素内容为："<<endl;
29      map<int, string>::iterator iter;
30     for (iter = dataMap.begin(); iter != dataMap.end(); iter++)
31     {
32             int nKey = iter->first;
33             string strValue = iter->second;
34             cout<<strValue<<endl;
35     }
36  
37     cout<<"内容开始删除："<<endl;
38     //删除操作引发迭代器失效
39     for (iter = dataMap.begin(); iter != dataMap.end();iter++)
40     {
41             int nKey = iter->first;
42             string strValue = iter->second;
43  
44            if (nKey % 2 == 0)
45            {
46                 dataMap.erase(iter);    //错误 
47  
48            }
49            /* cout<<iter->second<<endl;*/
50     }
51 }

[](javascript:void(0)??

出错：

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。

[](javascript:void(0)??

 1 void mapTest()
 2 {
 3     map<int, string> dataMap;
 4  
 5  
 6     for (int i = 0; i < 100; i++)
 7     {
 8            string strValue = "Hello, World";
 9  
10             stringstream ss;
11             ss<<i;
12             string tmpStrCount;
13             ss>>tmpStrCount;
14             strValue += tmpStrCount;
15             dataMap.insert(make_pair(i, strValue));
16     }
17  
18     cout<<"MAP元素内容为："<<endl;
19     map<int, string>::iterator iter;
20     for (iter = dataMap.begin(); iter != dataMap.end(); iter++)
21     {
22             int nKey = iter->first;
23             string strValue = iter->second;
24             cout<<strValue<<endl;
25     }
26  
27     cout<<"内容开始删除："<<endl;
28     for (iter = dataMap.begin(); iter != dataMap.end();)
29     {
30             int nKey = iter->first;
31             string strValue = iter->second;
32  
33            if (nKey % 2 == 0)
34            {
35                 dataMap.erase(iter++);
36                 auto a = iter;
37  
38            }
39            else {
40                iter ++;
41            }
42     }
43 }

[](javascript:void(0)??

解析：dataMap.erase(iter++);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。

所以在map中为了防止迭代器失效，在有删除操作时，常用如下方法：

[](javascript:void(0)??

 1 for (iter = dataMap.begin(); iter != dataMap.end(); )
 2 {
 3          int nKey = iter->first;
 4          string strValue = iter->second;
 5  
 6          if (nKey % 2 == 0)
 7          {
 8                map<int, string>::iterator tmpIter = iter;
 9            iter++;
10                dataMap.erase(tmpIter);
11                //dataMap.erase(iter++) 这样也行
12  
13          }else
14      {
15           iter++;
16          }
17 }

[](javascript:void(0)??

三、链表式容器

对于链表式容器(如list)，删除当前的iterator，仅仅会使当前的iterator失效，这是因为list之类的容器，使用了链表来实现，插入、删除一个结点不会对其他结点造成影响。只要在erase时，递增当前iterator即可，并且erase方法可以返回下一个有效的iterator。

方式一:递增当前iterator

[](javascript:void(0)??

1 for (iter = cont.begin(); it != cont.end();)
2 {
3    (*iter)->doSomething();
4    if (shouldDelete(*iter))
5       cont.erase(iter++);
6    else
7       ++iter;
8 }

[](javascript:void(0)??

方式二:通过erase获得下一个有效的iterator

[](javascript:void(0)??

1 for (iter = cont.begin(); iter != cont.end();)
2 {
3    (*it)->doSomething();
4    if (shouldDelete(*iter))
5       iter = cont.erase(iter);  //erase删除元素，返回下一个迭代器
6    else
7       ++iter;
8 }

[](javascript:void(0)??

四、总结

迭代器失效分三种情况考虑，也是分三种数据结构考虑，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。

注意：经过erase(iter)之后的迭代器完全失效，该迭代器iter不能参与任何运算，包括iter++,*ite

测试代码

#include <iostream>
#include <map>
#include <vector>
using namespace std;

int main()
{
    //插入
    //map不允许重复的元素,我们用pair<iterator,bool> 来检查有没有插入成功
    map<int, int> m;
    pair< map<int, int>::iterator, bool> insert_pair;
    insert_pair = m.insert(map<int, int>::value_type(1, 11));
    insert_pair = m.insert(pair<int, int>(1, 20));
    if (insert_pair.second == true)
    {
        printf("success
");
    }
    else
    {
        printf("failed
");
    }
    //用下标会覆盖掉
    m[10] = 15;
    m[1] = 30;
    //
    m.insert(pair<int, int>(2, 22));
    m.insert(pair<int, int>(3, 33));
    m.insert(pair<int, int>(4, 44));

  /*  for (auto it = m.begin(); it != m.end(); it++)

    {

        cout << it->first << "->" << it->second << endl;
    }*/
    //按逆序打印噢
    /*for (auto it = m.rbegin(); it != m.rend(); it++)
    {
        cout << it->first << " " << it->second << endl;
    }*/
    //使用下标访问的时候阿,[]里面的值是key
    /*for (int i = 1; i <= m.size(); i++)
    {
        cout << m[i] << " " << endl;
    }*/
    

    //map的查找
    //map的count是查key,
    //count无法定位数据的位置
    /*cout<<m.count(2)<<endl;
    cout << m.count(44);*/

    //map查找时 find是填key
    /*map<int, int>::iterator it;
    it = m.find(2);
    if (it != m.end())
    {
        cout << "success";
        cout << endl << "find(44)" << it->first << "->" << it->second << endl;
    }
    else
    {
        cout << "fail";
    }*/
    map<int, int>::iterator it=m.begin();
    for (; it != m.end();)
    {
        if (it->second == 22)
        {
            /*auto temp = it;
            temp++;
            m.erase(it);
            it = temp;*/
            //或者直接
            m.erase(it++);
            //第一步 传it
            //第二步 it++
            //第三步 迭代器失效
            
        }
        else
        {
            it++;
        }

    }
    for (auto it = m.begin(); it != m.end(); it++)
    {
        cout << it->first << " " << it->second << endl;
    }

}