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C/C++迭代器的失效問題詳解_C 語言

作者：貧僧愛用飄柔 ? 更新時間： 2022-05-29 編程語言

前言

我今天在使用迭代器時發現了一個問題，這個問題就是我在使用的迭代器時發現莫名其妙的有越界訪問和獲取的位置跟預期不符，經過一天的排查我發現不是所有情況下會出現這種問題，而是在容器刪除和擴容時會發生越界或結果和預期不符的情況。

下面是我今天做的一些代碼測試：

Text1

該函數的功能是把數組里面的所有偶數刪除，遍歷方式使用的是迭代器。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;
int main()
 {
 	vector<int> v{ 1, 2, 3, 4, 5, 6 };
	auto it = v.begin();
 	while (it != v.end()) 
 	{
 		if (!(*it % 2)) 
		{
			v.erase(it);
 		}
		++it; 
	}

	return 0;
 }

當我運行起來時發現有越界訪問和結果不符合預期這兩種情況。

我們接著往下看下一個出問題的測試代碼：

Test2

該函數的功能是想改變指定位置為30

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;
int main(void)
{
 	vector<int> v{ 1, 2, 3, 4, 5 };
  	auto pos =find(v.begin(), v.end(), 3);
   	v.reserve(100);
    *pos = 30;
 	return 0;
}

當該程序運行起來我發現出現了越界問題！

上面的問題我思考了許久都沒想明白于是我開始去網找答案我找了一天看了數篇文章，終于解開困擾我多天的問題出現上述情況是因為迭代器失效了！！!?。

迭代器失效

迭代器失效并不是說迭代器就是完全失效而是會出現以下兩種情況：

1.迭代器的意義變了

2.迭代器完全失效

情況1是指迭代器沒完全失效只是它表示的意義和原來的意思不同了，如果不做處理的話會導致運行結果會預期有偏差。如出現Test1那樣的結果本來是想把所有偶數刪掉結果迭代器失效了導致部分沒刪掉且還有越界訪問風險。

那么，這種問題有什么較好的解決方案呢？其實很簡單我們每次進行操作的時候都要更新下迭代器坐標即可

Test1修改后

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;
int main()
 {
 	vector<int> v{ 1, 2, 3, 4, 5, 6 };
	auto it = v.begin();
 	while (it != v.end()) 
 	{
 		if (!(*it % 2)) 
		{
            //由于刪除導致迭代器失效，所以我們重新更新下迭代器即可
			it = v.erase(it);
 		}
		else
        {
            //當迭代器不是偶數是才移動，如果所有情況都迭代的話會導致迭代器失效
			++it; 
        }
	}

	return 0;
 }

情況2是指迭代器完全不能用了，如果還堅持使用會發生越界訪問，因為此時的迭代器已經是一個野指針了迭代器的底層都是一個指針來維護的，當迭代器完全失效意味著該迭代器成為了野指針。

而Test2?是想修改指定位置的值，但是在修改前發生了一次擴容而該擴容就是導致迭代器失效的罪魁禍首，因為發生擴容的話原來的空間會被丟棄重新開辟一段內存來使用，而迭代器的底層是一個指針，它還指向之前的內存而該內存因為被釋放了所以我們沒有了使用權此時的迭代器也就成為了野指針。

那么，這種問題如何解決呢？其實和上一個問題的解決方案一樣，當迭代器可能會發生變化時我們需要對迭代器進行一個更新確保它是有效的迭代器。

Test2修改后

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;
int main(void)
{
 	vector<int> v{ 1, 2, 3, 4, 5 };
  	auto pos =find(v.begin(), v.end(), 3);
  	//擴容導致迭代器成為野指針
   	v.reserve(100);
   	//這時如果還想更改指定位置的值，那么我們需要進行一個迭代器的更新
  	pos =find(v.begin(), v.end(), 3);
    *pos = 30;
 	return 0;
}

總結

當使用迭代器時只要內存或迭代器會發生變化，那么我們需要對迭代器進行一次更新確保它每次操作都一定是有效的，從而避免迭代器失效造成的越界訪問和預期不符的情況。

原文鏈接：https://blog.csdn.net/qq_45326605/article/details/123744483

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