C++初阶学习第十弹——探索STL奥秘(五)——深入讲解vector的迭代器失效问题

简介: C++初阶学习第十弹——探索STL奥秘(五)——深入讲解vector的迭代器失效问题

前言:

在前面我们已经学习了vector的使用和其模拟实现,相信也帮助我们了解了vector这个容器的基本规则,但其实在我们讲解的过程中,有一些知识点我们还没提到,今天,我们就专门来讲一下vector在使用和模拟实现的过程中一个容易出错的知识点——迭代器失效问题

一、vector的迭代器失效问题的本质

迭代器的作用就是能让我们忽略变量的类型,方便我们访问,其本质其实还是指针,类如对于vector的类型的,++后往后访问其实也是将指针改为指向下一个数据的指针,迭代器失效就是迭代器底层使用的指针指向的空间被释放了,这样再使用这个迭代器就会造成程序崩溃,这就是迭代器失效(迭代器失效也与编译环境有一定关系)

二、vector迭代器失效的原因

vector容器可能会发生迭代器失效的操作有以下几种:

1、引起底层空间改变的操作

比如resize、reserve、insert、assign、push_back等

例如:

#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;
 
int main()
{
  vector<int> v{ 1,2,3,4,5,6 };
  auto it = v.begin();
  while (it != v.end())
  {
    cout << *it << " ";
    ++it;
  }
  cout << endl;
  return 0;
}

对于这样一个程序,我们定义了一个v,并用迭代器来实现全部访问,运行结果如下:

在这个程序中,我们记录下了v的begin迭代器,并一步步向后走,从而实现遍历,但我们知道vector的本质上与顺序表是类似的, 它是在内存上找一段能放下当前数据的空间,但是当我们进行扩容等操作的时候的时候,可能原空间下就不够用了,就需要找一个新的位置开辟空间并且销毁旧空间,这个时候迭代器指向的位置就会发生变化,而it还记录的原来begin指向原来的那段空间,所以就会导致程序崩溃,出现迭代器失效的现象

例如(错误示范):

#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;
 
int main()
{
  vector<int> v{ 1,2,3,4,5,6 };
  auto it = v.begin();
  v.resize(100, 8);            //这里会扩容
  while (it != v.end())
  {
    cout << *it << " ";
    ++it;
  }
  cout << endl;
  return 0;
}

运行结果:

2、进行指定元素删除的时候—erase

当进行指定位置删除时,最终返回的是删除元素的位置,当我们访问这个位置的时候,如果删除元素后面还有值,那么就会往前挪,我们就能访问到元素,但是当删除位置pos位于最后一个元素时,删除后我们访问就会访问到begin(),就会越界

代码实例:

#include <iostream>
using namespace std;
#include <vector>
int main()
{
  int a[] = { 1, 2, 3, 4 };
  vector<int> v(a, a + sizeof(a) / sizeof(int));
  // 使用find查找3所在位置的iterator
  vector<int>::iterator pos = find(v.begin(), v.end(), 3);
  // 删除pos位置的数据,导致pos迭代器失效。
  v.erase(pos);
  cout << *pos << endl; // 此处会导致非法访问
  return 0;
}

运行结果:

3、在其他编译环境下的失效情况

这一点并不是很重要,在上面我们也提到了vector的迭代器失效也与编译器环境有关,这里有关指的是报错情况及运行上,例如在Linux下,g++对于迭代器失效的检查就没有那么严格,一般迭代器失效也能运行,只不过运行结果会出错,并不会直接中断,总之,迭代器失效一定会导致错误,我们在平时使用迭代器的时候一定要注意这个问题

4、string的迭代器失效

string在内存中的存储情况有一点类似vector,也是在内存上先开辟空间,所以也会出现上面的哪些情况,出现迭代器失效的问题,具体原因与上面一样,下面我们给出一个例子观察一下

代码实例:

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
 
int main()
{
  string s("hello");
  auto it = s.begin();
 
  // 放开之后代码会崩溃,因为resize到20会string会进行扩容
  // 扩容之后,it指向之前旧空间已经被释放了,该迭代器就失效了
  // 后序打印时,再访问it指向的空间程序就会崩溃
  //s.resize(20, '!');
 
  while (it != s.end())
  {
    cout << *it;
    ++it;
  }
  cout << endl;
  it = s.begin();
  while (it != s.end())
  {
    it = s.erase(it);
    // 按照下面方式写,运行时程序会崩溃,因为erase(it)之后
    // it位置的迭代器就失效了
    // s.erase(it);
    ++it;
  }
}

运行结果:

三、vector迭代器失效的解决方法

解决方法非常简单:在使用前重新赋值即可

例如1中的:

#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;
 
int main()
{
  vector<int> v{ 1,2,3,4,5,6 };
  auto it = v.begin();
  v.resize(100, 8);        //这里会扩容
  it = v.begin();          //使用前重新赋值
  while (it != v.end())
  {
    cout << *it << " ";
    ++it;
  }
  cout << endl;
  return 0;
}

运行结果:

四、总结

以上就是vector迭代器失效的问题,这个问题还是挺容易出现的,稍不留意就可能会出错,我们平时使用迭代器的时候要注意这点

感谢各位大佬观看,创作不易,还请各位大佬点赞支持!!!

相关文章
|
算法 编译器 C++
模拟实现c++中的vector模版
模拟实现c++中的vector模版
|
算法 网络安全 区块链
2023/11/10学习记录-C/C++对称分组加密DES
本文介绍了对称分组加密的常见算法(如DES、3DES、AES和国密SM4)及其应用场景,包括文件和视频加密、比特币私钥加密、消息和配置项加密及SSL通信加密。文章还详细展示了如何使用异或实现一个简易的对称加密算法,并通过示例代码演示了DES算法在ECB和CBC模式下的加密和解密过程,以及如何封装DES实现CBC和ECB的PKCS7Padding分块填充。
486 4
2023/11/10学习记录-C/C++对称分组加密DES
|
C++ 开发者
C++学习之继承
通过继承,C++可以实现代码重用、扩展类的功能并支持多态性。理解继承的类型、重写与重载、多重继承及其相关问题,对于掌握C++面向对象编程至关重要。希望本文能为您的C++学习和开发提供实用的指导。
308 16
|
存储 编译器 C语言
【c++丨STL】vector模拟实现
本文深入探讨了 `vector` 的底层实现原理,并尝试模拟实现其结构及常用接口。首先介绍了 `vector` 的底层是动态顺序表,使用三个迭代器(指针)来维护数组,分别为 `start`、`finish` 和 `end_of_storage`。接着详细讲解了如何实现 `vector` 的各种构造函数、析构函数、容量接口、迭代器接口、插入和删除操作等。最后提供了完整的模拟实现代码,帮助读者更好地理解和掌握 `vector` 的实现细节。
511 0
|
存储 编译器 C语言
【c++丨STL】vector的使用
本文介绍了C++ STL中的`vector`容器,包括其基本概念、主要接口及其使用方法。`vector`是一种动态数组,能够根据需要自动调整大小,提供了丰富的操作接口,如增删查改等。文章详细解释了`vector`的构造函数、赋值运算符、容量接口、迭代器接口、元素访问接口以及一些常用的增删操作函数。最后,还展示了如何使用`vector`创建字符串数组,体现了`vector`在实际编程中的灵活性和实用性。
1115 5
|
存储 对象存储 C++
C++ 中 std::array<int, array_size> 与 std::vector<int> 的深入对比
本文深入对比了 C++ 标准库中的 `std::array` 和 `std::vector`,从内存管理、性能、功能特性、使用场景等方面详细分析了两者的差异。`std::array` 适合固定大小的数据和高性能需求,而 `std::vector` 则提供了动态调整大小的灵活性,适用于数据量不确定或需要频繁操作的场景。选择合适的容器可以提高代码的效率和可靠性。
|
编译器 C++ 开发者
【C++篇】深度解析类与对象(下)
在上一篇博客中,我们学习了C++的基础类与对象概念,包括类的定义、对象的使用和构造函数的作用。在这一篇,我们将深入探讨C++类的一些重要特性,如构造函数的高级用法、类型转换、static成员、友元、内部类、匿名对象,以及对象拷贝优化等。这些内容可以帮助你更好地理解和应用面向对象编程的核心理念,提升代码的健壮性、灵活性和可维护性。
|
编译器 C++ 容器
【c++11】c++11新特性(上)(列表初始化、右值引用和移动语义、类的新默认成员函数、lambda表达式)
C++11为C++带来了革命性变化,引入了列表初始化、右值引用、移动语义、类的新默认成员函数和lambda表达式等特性。列表初始化统一了对象初始化方式,initializer_list简化了容器多元素初始化;右值引用和移动语义优化了资源管理,减少拷贝开销;类新增移动构造和移动赋值函数提升性能;lambda表达式提供匿名函数对象,增强代码简洁性和灵活性。这些特性共同推动了现代C++编程的发展,提升了开发效率与程序性能。
652 12
|
编译器 C语言 C++
类和对象的简述(c++篇)
类和对象的简述(c++篇)
|
设计模式 安全 C++
【C++进阶】特殊类设计 && 单例模式
通过对特殊类设计和单例模式的深入探讨,我们可以更好地设计和实现复杂的C++程序。特殊类设计提高了代码的安全性和可维护性,而单例模式则确保类的唯一实例性和全局访问性。理解并掌握这些高级设计技巧,对于提升C++编程水平至关重要。
354 16