当对头元素使用引用时，C++ 优先级队列的行为很奇怪

Posted 2023-02-22

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【中文标题】当对头元素使用引用时，C++ 优先级队列的行为很奇怪【英文标题】：C++ priority queue behaves wierdly when using reference for the head element 【发布时间】：2013-07-26 20:12:24 【问题描述】：

我有以下代码试图转储存储在 C++ 中的 priority_queue 中的值：

priority_queue<Point, vector<Point>, myCmp> pq;
int i;
for (i = 0; i < 10; i++) 
    Point p(i,i);
    pq.push(p);

const Point& p0 = pq.top();
while(!pq.empty()) 
    cout<<p0.x<<p0.y<<endl;
    pq.pop();
//I'm getting output like "00 11 22 33 ... 99"

正如代码中的注释所说，每次队列弹出一个值时，我的引用变量 p0 都会不断变化。这对我来说没有意义，因为我认为 p0 应该始终是对 (0,0) 对象的引用，即开始时队列的前面。我知道我可以使用

Point p0 = pq.top()

获取前端元素的副本并避免该问题。但是，有人可以解释使用引用的问题吗？

附：我对 C++ 队列做了同样的事情，但没有发现这个问题。

【问题讨论】：

这是一种可枚举的标准做法；在迭代它们时，修改它们并不能保证引用将继续有效。 p0 指向存储在队列前面的对象。没有保证在弹出之后保持相同的位置（实际上，如果您使用 list 作为底层容器，或者它决定重新分配 vector，那么在弹出之后您将不会指向任何内容！）。这对您“有效”只是因为矢量没有调整大小。 【参考方案1】：

实际上，我将在评论中给出更深入的答案。

所以当你得到一个引用时，你实际上只是得到了一个指向前面元素的指针。 std::vector 是底层容器，因此您拥有的代码（在功能上）与您拥有的代码更相似：

vector<Point> pq;
int i;
for (i = 0; i < 10; i++) 
    Point p(i,i);
    pq.push_back(p);

Point* p = &pq[0];

while(!pq.empty()) 

    cout<<p->x<<p->y<<endl;
    pq.erase(pq.begin(),pq.begin()+1);
//I'm getting output like "00 11 22 33 ... 99"

现在没有保证 p* 在您开始弄乱值后指向向量的第一个成员。确实，如果我添加一个 pq.resize(100);在 p 分配之后，虽然 pq[0] 仍然等于 (0,0)，但 p 指向外部随机未保留内存（读取输出垃圾或出现 seg-fault）。由于纯粹的机会，您现在正在获得正确的价值！这就是为什么你总是需要在弹出之前复制或移动。

【讨论】：

【参考方案2】：

在您更改 priority_queue（例如通过弹出）后，所有引用都将失效。所以这是未定义（？）行为

会发生什么：

您获得对顶部元素的引用。它存储为底层std::vector 的第一个元素，因此您只需链接到vector 中的第一个元素。当popping 重新排列vector 到新状态时，删除了前一个顶部元素。新的顶部元素应位于 vector 的首位。所以，如果vector 在同一个地方引用指向新的顶部

添加：

一些参考资料：

制作流行音乐： § 23.6.4.3/4