C++中vector迭代器失效問題詳解
更新時間：2021年11月17日 10:01:24 作者：~怎么回事啊~
vector是向量類型,它可以容納許多類型的數(shù)據(jù),如若干個整數(shù),所以稱其為容器,這篇文章主要給大家介紹了關于C++中vector迭代器失效問題的相關資料,需要的朋友可以參考下
問題：
（1）刪除vector中所有的偶數(shù)
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{
vector<int> vec;
for (int i = 0; i < 10; ++i) {
vec.push_back(i);
}
//把vec容器中的所有偶數(shù)刪除
auto it = vec.begin();
for (; it != vec.end(); ++it) {
if ((*it) % 2 == 0) {
vec.erase(it);
}
}
return 0;
}
運行導致程序崩潰！
（2）vector容器插入元素問題
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{
vector<int> vec;
for (int i = 0; i < 10; ++i) {
vec.push_back(i);
}
//把vec容器中的所有偶數(shù)前面添加一個小于偶數(shù)值1的數(shù)字
auto it = vec.begin();
for (; it != vec.end(); ++it) {
if ((*it) % 2 == 0) {
vec.insert(it,*it-1);
}
}
return 0;
}
運行導致程序崩潰！
原因：iterator失效
當刪除（獲取增加）it位置的元素時，導致it后面的迭代器全部失效。因此多次調用erase insert導致崩潰
迭代器失效原因
1 當容器調用erase時，當前位置到容器末尾元素的所有的迭代器全部失效
2 當容器調用insert時，當前位置到容器末尾元素的所有的迭代器全部失效；
3 當容器調用insert時，如果引起容器內存擴容，原來容器的所有的迭代器就全部失效
解決：
進行更新操作：erase（insert）后會返回指向下一個元素的迭代器
解釋：vector::erase - C++ Reference
從向量中刪除單個元素（位置）或一系列元素（[第一、最后一個]）。
這有效地減少了容器的大小，減少了被刪除的元素的數(shù)量，這些元素會被銷毀。
由于向量使用數(shù)組作為其底層存儲，擦除向量端以外位置的元素會導致容器在段擦除后將所有元素重新定位到其新位置。與其他類型的序列容器對相同操作執(zhí)行的操作相比，這通常是一種低效的操作（如列表或轉發(fā)列表）。
同理有：vector::insert - C++ Reference
通過在指定位置的元素之前插入新元素來擴展向量，從而通過插入的元素數(shù)量有效地增加容器大小。
當且僅當新向量大小超過當前向量容量時，這會導致自動重新分配分配分配的存儲空間。
因為向量使用數(shù)組作為其底層存儲，所以在向量末端以外的位置插入元素會導致容器將位置之后的所有元素重新定位到它們的新位置。與其他類型的序列容器（如list或forward_list）對相同操作執(zhí)行的操作相比，這通常是一種低效的操作。
這些參數(shù)確定插入的元素數(shù)量及其初始化值：
也說明了進行插入操作會導致之后的迭代器失效
修改代碼：
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{
vector<int> vec;
for (int i = 0; i < 10; ++i) {
vec.push_back(i);
}
//把vec容器中的所有偶數(shù)刪除
auto it = vec.begin();
while (it!=vec.end())
{
if ((*it) % 2 == 0) {
it = vec.erase(it);
}
else {
it++;
}
}
for(auto it:vec) {
cout << it << " ";
}
return 0;
}
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{
vector<int> vec;
for (int i = 0; i < 10; ++i) {
vec.push_back(i);
}
//把vec容器中的所有偶數(shù)前面添加一個小于偶數(shù)值1的數(shù)字
auto it = vec.begin();
for (; it != vec.end(); ++it) {
if ((*it) % 2 == 0) {
it = vec.insert(it, *it - 1);
//it原來的位置插入了新的，需要++it兩次，才能到該偶數(shù)的后一個元素
++it;
}
}
for (auto val : vec) {
cout << val << " ";
}
return 0;
}
這樣就沒有問題。
vector中實現(xiàn)
http://chabaoo.cn/article/229393.htm 接該文最終實現(xiàn)的vector上繼續(xù)：
頭插法：
檢查迭代器失效：
在進行刪除或增加的時候，要檢測該位置到last位置，使其迭代器失效
void pop_back() // 從容器末尾刪除元素
{
if (empty())
return;
//檢查迭代器 從該位置到最后
verify(_last-1,_last);
// 不僅要把_last指針--，還需要析構刪除的元素
--_last;
_allocator.destroy(_last);
}
//檢查迭代器失效
void verify(T* first, T* last) {
Iterator_Base * pre = &this->_head;
Iterator_Base * it = this->_head._next;
while (it != nullptr) {
if (it->_cur->_ptr > first && it->_cur->_ptr <= last) {
it->_cur->_pVec = nullptr;//迭代器失效，把iterator持有的容器指針置空
pre->_next = it->_next;//刪除當前迭代器節(jié)點，繼續(xù)判斷后面的迭代器是否失效
delete it;
it = pre->_next;
}
else {
pre = it;
it = it->_next;
}
}
}
insert
//insert
iterator insert(iterator it, const T&val) {
//未考慮擴容和it._ptr的合法性 todo
verify(it._ptr - 1, _last);
//依次向后移動一個位置
T*p = _last;
while (p > it->_ptr) {
_allocator.construct(p,*(p-1));
_allocator.destroy(p-1);
p--;
}
//在該位置插入
_allocator.construct(p, val);
_last++;
return iterator(this, p);//生成新的迭代器
}
erase
#include <iostream>
//容器的空間配置器
template <typename T>
struct Allocator
{
T* allocate(size_t size)//只負責內存開辟
{
return (T*)malloc(sizeof(T) * size);
}
void deallocate(void *p)//只負責內存釋放
{
free(p);
}
void construct(T *p, const T &val)//已經開辟好的內存上，負責對象構造
{
new (p) T(val);//定位new，指定內存上構造val，T(val)拷貝構造
}
void destroy(T *p)//只負責對象析構
{
p->~T();//~T()代表了T類型的析構函數(shù)
}
};
template <typename T, typename Alloc = Allocator<T>>
class vector//向量容器
{
public:
vector(int size = 10)//構造
{
//_first = new T[size];
_first = _allocator.allocate(size);
_last = _first;
_end = _first + size;
}
~vector()//析構
{
//delete[]_first;
for (T *p = _first; p != _last; ++p)
{
_allocator.destroy(p);//把_first指針指向的數(shù)組的有效元素析構
}
_allocator.deallocate(_first);//釋放堆上的數(shù)組內存
_first = _last = _end = nullptr;
}
vector(const vector<T> &rhs)//拷貝構造
{
int size = rhs._end - rhs._first;//空間大小
//_first = new T[size];
_first = _allocator.allocate(size);
int len = rhs._last - rhs._first;//有效元素
for (int i = 0; i < len; ++i)
{
//_first[i] = rhs._first[i];
_allocator.construct(_first + i, rhs._first[i]);
}
_last = _first + len;
_end = _first + size;
}
vector<T>& operator=(const vector<T> &rhs)//賦值運算符重載
{
if (this == &rhs)
{
return *this;
}
//delete[]_first;
for (T *p = _first; p != _last; ++p)
{
_allocator.destory(p);//把_first指針指向的數(shù)組的有效元素析構
}
_allocator.deallocate(_first);//釋放堆上的數(shù)組內存
int size = rhs._end - rhs._first;//空間大小
_first = _allocator.allocate(size);
int len = rhs._last - rhs._first;//有效元素
for (int i = 0; i < len; ++i)
{
_allocator.construct(_first + i, rhs._first[i]);
}
_last = _first + len;
_end = _first + size;
return *this;
}
void push_back(const T &val)//尾插
{
if (full())
{
expand();
}
//*_last++ = val;
_allocator.construct(_last, val);//_last指針指向的內存構造一個值為val的對象
_last++;
}
void pop_back()//尾刪
{
if (empty()) return;
verify(_last - 1, _last);
//erase(it); verift(it._ptr, _last);
//insert(it,val); verift(it._ptr, _last);
//--_last;
//不僅要把_last指針--，還需要析構刪除的元素
--_last;
_allocator.destroy(_last);
}
T back()const//返回容器末尾元素值
{
return *(_last - 1);
}
bool full()const
{
return _last == _end;
}
bool empty()const
{
return _first == _last;
}
int size()const//返回容器中元素個數(shù)
{
return _last - _first;
}
T& operator[](int index)
{
if (index < 0 || index >= size())
{
throw "OutOfRangeException";
}
return _first[index];
}
//迭代器一般實現(xiàn)成容器的嵌套類型
class iterator
{
public:
friend class vector <T, Alloc>;
//新生成當前容器某一個位置元素的迭代器
iterator(vector<T, Alloc> *pvec = nullptr
, T *ptr = nullptr)
:_ptr(ptr), _pVec(pvec)
{
Iterator_Base *itb = new Iterator_Base(this, _pVec->_head._next);
_pVec->_head._next = itb;
}
bool operator!=(const iterator &it)const
{
//檢查迭代器的有效性
if (_pVec == nullptr || _pVec != it._pVec)//迭代器為空或迭代兩個不同容器
{
throw "iterator incompatable!";
}
return _ptr != it._ptr;
}
void operator++()
{
//檢查迭代器有效性
if (_pVec == nullptr)
{
throw "iterator incalid!";
}
_ptr++;
}
T& operator*()
{
//檢查迭代器有效性
if (_pVec == nullptr)
{
throw "iterator invalid!";
}
return *_ptr;
}
const T& operator*()const
{
if (_pVec == nullptr)
{
throw "iterator invalid!";
}
return *_ptr;
}
private:
T *_ptr;
//當前迭代器是哪個容器對象
vector<T, Alloc> *_pVec;//指向當前對象容器的指針
};
iterator begin()
{
return iterator(this, _first);
}
iterator end()
{
return iterator(this, _last);
}
//檢查迭代器失效
void verify(T *first, T *last)
{
Iterator_Base *pre = &this->_head;
Iterator_Base *it = this->_head._next;
while (it != nullptr)
{
if (it->_cur->_ptr > first && it->_cur->_ptr <= last)
{
//迭代器失效，把iterator持有的容器指針置nullptr
it->_cur->_pVec = nullptr;
//刪除當前迭代器節(jié)點，繼續(xù)判斷后面的迭代器節(jié)點是否失效
pre->_next = it->_next;
delete it;
it = pre->_next;
}
else
{
pre = it;
it = it->_next;
}
}
}
//自定義vector容器insert方法實現(xiàn)
iterator insert(iterator it, const T &val)
{
//1.這里我們未考慮擴容
//2.還未考慮it._ptr指針合法性，假設它合法
verify(it._ptr - 1, _last);
T *p = _last;
while (p > it._ptr)
{
_allocator.construct(p, *(p - 1));
_allocator.destroy(p - 1);
p--;
}
_allocator.construct(p, val);
_last++;
return iterator(this, p);
}
//自定義vector容器erase方法實現(xiàn)
iterator erase(iterator it)
{
verify(it._ptr - 1, _last);
T *p = it._ptr;
while (p < _last - 1)
{
_allocator.destroy(p);
_allocator.construct(p, *(p + 1));
p++;
}
_allocator.destroy(p);
_last--;
return iterator(this, it._ptr);
}
private:
T *_first;//起始數(shù)組位置
T *_last;//指向最后一個有效元素后繼位置
T *_end;//指向數(shù)組空間的后繼位置
Alloc _allocator;//定義容器的空間配置器對象
//容器迭代器失效增加代碼
struct Iterator_Base
{
Iterator_Base(iterator *c = nullptr, Iterator_Base *n = nullptr)
:_cur(c), _next(n) {}
iterator *_cur;
Iterator_Base *_next;
};
Iterator_Base _head;
void expand()//擴容
{
int size = _end - _first;
//T *ptmp = new T[2*size];
T *ptmp = _allocator.allocate(2 * size);
for (int i = 0; i < size; ++i)
{
_allocator.construct(ptmp + i, _first[i]);
//ptmp[i] = _first[i];
}
//delete[]_first;
for (T *p = _first; p != _last; ++p)
{
_allocator.destroy(p);
}
_allocator.deallocate(_first);
_first = ptmp;
_last = _first + size;
_end = _first + 2 * size;
}
};
int main()
{
vector<int> vec(200);
for (int i = 0; i < 10; ++i) {
vec.push_back(i);
}
//把vec容器中的所有偶數(shù)前面添加一個小于偶數(shù)值1的數(shù)字
auto it = vec.begin();
for (; it != vec.end(); ++it) {
if ((*it) % 2 == 0) {
it = vec.insert(it, *it - 1);
//it原來的位置插入了新的，需要++it兩次，才能到該偶數(shù)的后一個元素
++it;
}
}
for (auto val : vec) {
std::cout << val << " ";
}
return 0;
}
測試vector
#include <iostream>
//容器的空間配置器
template <typename T>
struct Allocator
{
T* allocate(size_t size)//只負責內存開辟
{
return (T*)malloc(sizeof(T) * size);
}
void deallocate(void *p)//只負責內存釋放
{
free(p);
}
void construct(T *p, const T &val)//已經開辟好的內存上，負責對象構造
{
new (p) T(val);//定位new，指定內存上構造val，T(val)拷貝構造
}
void destroy(T *p)//只負責對象析構
{
p->~T();//~T()代表了T類型的析構函數(shù)
}
};
template <typename T, typename Alloc = Allocator<T>>
class vector//向量容器
{
public:
vector(int size = 10)//構造
{
//_first = new T[size];
_first = _allocator.allocate(size);
_last = _first;
_end = _first + size;
}
~vector()//析構
{
//delete[]_first;
for (T *p = _first; p != _last; ++p)
{
_allocator.destroy(p);//把_first指針指向的數(shù)組的有效元素析構
}
_allocator.deallocate(_first);//釋放堆上的數(shù)組內存
_first = _last = _end = nullptr;
}
vector(const vector<T> &rhs)//拷貝構造
{
int size = rhs._end - rhs._first;//空間大小
//_first = new T[size];
_first = _allocator.allocate(size);
int len = rhs._last - rhs._first;//有效元素
for (int i = 0; i < len; ++i)
{
//_first[i] = rhs._first[i];
_allocator.construct(_first + i, rhs._first[i]);
}
_last = _first + len;
_end = _first + size;
}
vector<T>& operator=(const vector<T> &rhs)//賦值運算符重載
{
if (this == &rhs)
{
return *this;
}
//delete[]_first;
for (T *p = _first; p != _last; ++p)
{
_allocator.destory(p);//把_first指針指向的數(shù)組的有效元素析構
}
_allocator.deallocate(_first);//釋放堆上的數(shù)組內存
int size = rhs._end - rhs._first;//空間大小
_first = _allocator.allocate(size);
int len = rhs._last - rhs._first;//有效元素
for (int i = 0; i < len; ++i)
{
_allocator.construct(_first + i, rhs._first[i]);
}
_last = _first + len;
_end = _first + size;
return *this;
}
void push_back(const T &val)//尾插
{
if (full())
{
expand();
}
//*_last++ = val;
_allocator.construct(_last, val);//_last指針指向的內存構造一個值為val的對象
_last++;
}
void pop_back()//尾刪
{
if (empty()) return;
verify(_last - 1, _last);
//erase(it); verift(it._ptr, _last);
//insert(it,val); verift(it._ptr, _last);
//--_last;
//不僅要把_last指針--，還需要析構刪除的元素
--_last;
_allocator.destroy(_last);
}
T back()const//返回容器末尾元素值
{
return *(_last - 1);
}
bool full()const
{
return _last == _end;
}
bool empty()const
{
return _first == _last;
}
int size()const//返回容器中元素個數(shù)
{
return _last - _first;
}
T& operator[](int index)
{
if (index < 0 || index >= size())
{
throw "OutOfRangeException";
}
return _first[index];
}
//迭代器一般實現(xiàn)成容器的嵌套類型
class iterator
{
public:
friend class vector <T, Alloc>;
//新生成當前容器某一個位置元素的迭代器
iterator(vector<T, Alloc> *pvec = nullptr
, T *ptr = nullptr)
:_ptr(ptr), _pVec(pvec)
{
Iterator_Base *itb = new Iterator_Base(this, _pVec->_head._next);
_pVec->_head._next = itb;
}
bool operator!=(const iterator &it)const
{
//檢查迭代器的有效性
if (_pVec == nullptr || _pVec != it._pVec)//迭代器為空或迭代兩個不同容器
{
throw "iterator incompatable!";
}
return _ptr != it._ptr;
}
void operator++()
{
//檢查迭代器有效性
if (_pVec == nullptr)
{
throw "iterator incalid!";
}
_ptr++;
}
T& operator*()
{
//檢查迭代器有效性
if (_pVec == nullptr)
{
throw "iterator invalid!";
}
return *_ptr;
}
const T& operator*()const
{
if (_pVec == nullptr)
{
throw "iterator invalid!";
}
return *_ptr;
}
private:
T *_ptr;
//當前迭代器是哪個容器對象
vector<T, Alloc> *_pVec;//指向當前對象容器的指針
};
iterator begin()
{
return iterator(this, _first);
}
iterator end()
{
return iterator(this, _last);
}
//檢查迭代器失效
void verify(T *first, T *last)
{
Iterator_Base *pre = &this->_head;
Iterator_Base *it = this->_head._next;
while (it != nullptr)
{
if (it->_cur->_ptr > first && it->_cur->_ptr <= last)
{
//迭代器失效，把iterator持有的容器指針置nullptr
it->_cur->_pVec = nullptr;
//刪除當前迭代器節(jié)點，繼續(xù)判斷后面的迭代器節(jié)點是否失效
pre->_next = it->_next;
delete it;
it = pre->_next;
}
else
{
pre = it;
it = it->_next;
}
}
}
//自定義vector容器insert方法實現(xiàn)
iterator insert(iterator it, const T &val)
{
//1.這里我們未考慮擴容
//2.還未考慮it._ptr指針合法性，假設它合法
verify(it._ptr - 1, _last);
T *p = _last;
while (p > it._ptr)
{
_allocator.construct(p, *(p - 1));
_allocator.destroy(p - 1);
p--;
}
_allocator.construct(p, val);
_last++;
return iterator(this, p);
}
//自定義vector容器erase方法實現(xiàn)
iterator erase(iterator it)
{
verify(it._ptr - 1, _last);
T *p = it._ptr;
while (p < _last - 1)
{
_allocator.destroy(p);
_allocator.construct(p, *(p + 1));
p++;
}
_allocator.destroy(p);
_last--;
return iterator(this, it._ptr);
}
private:
T *_first;//起始數(shù)組位置
T *_last;//指向最后一個有效元素后繼位置
T *_end;//指向數(shù)組空間的后繼位置
Alloc _allocator;//定義容器的空間配置器對象
//容器迭代器失效增加代碼
struct Iterator_Base
{
Iterator_Base(iterator *c = nullptr, Iterator_Base *n = nullptr)
:_cur(c), _next(n) {}
iterator *_cur;
Iterator_Base *_next;
};
Iterator_Base _head;
void expand()//擴容
{
int size = _end - _first;
//T *ptmp = new T[2*size];
T *ptmp = _allocator.allocate(2 * size);
for (int i = 0; i < size; ++i)
{
_allocator.construct(ptmp + i, _first[i]);
//ptmp[i] = _first[i];
}
//delete[]_first;
for (T *p = _first; p != _last; ++p)
{
_allocator.destroy(p);
}
_allocator.deallocate(_first);
_first = ptmp;
_last = _first + size;
_end = _first + 2 * size;
}
};
int main()
{
vector<int> vec(200);
for (int i = 0; i < 10; ++i) {
vec.push_back(i);
}
//把vec容器中的所有偶數(shù)前面添加一個小于偶數(shù)值1的數(shù)字
auto it = vec.begin();
for (; it != vec.end(); ++it) {
if ((*it) % 2 == 0) {
it = vec.insert(it, *it - 1);
//it原來的位置插入了新的，需要++it兩次，才能到該偶數(shù)的后一個元素
++it;
}
}
for (auto val : vec) {
std::cout << val << " ";
}
return 0;
}
總結
到此這篇關于C++中vector迭代器失效問題的文章就介紹到這了,更多相關C++中vector迭代器失效內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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