【C++】vector的迭代器失效问题（什么是迭代器失效？那些操作会导致迭代器失效？如何避免迭代器失效？），C++中vector迭代器的失效问题详解，原因、操作与避免策略

摘要：，，本文探讨了C++中vector的迭代器失效问题。迭代器失效是指当对vector进行某些操作时，之前获取的迭代器可能变得无效，导致未定义的行为。导致迭代器失效的操作包括插入、删除元素，以及改变容器大小等。为避免迭代器失效，可以采取一些策略，如使用安全的数据结构、避免在迭代过程中修改容器内容等。了解并正确处理迭代器失效问题对于编写高效且安全的C++程序至关重要。

目录

一、前言

 二、什么是迭代器失效？

 三、哪些操作会导致迭代器失效？

四、如何避免迭代器失效？

🥝 insert迭代器失效

 ✨迭代器失效 ------ 扩容导致的野指针

 ✨迭代器失效 ------ 迭代器指向的位置意义发生改变

🍇 erase迭代器失效

 五、迭代器失效总结

六、共勉 

一、前言

        最近我们学习了 vector类 的用法和模拟实现，同时呢也提到了C++中的迭代器失效问题，在之前的文章只是简单的提了一下，由于迭代器失效问题是非常重要的，所以特地整理出来方便后期的复习和学习。如果有老铁还不太清楚 vector类 可以看看这几篇文章：
1️⃣：  vector类的使用详解
2️⃣：  vector类的模拟实现

       这篇文章的要点只有三点：1.什么是迭代器失效？2.vector那些操作会导致迭代器失效？3.如何避免迭代器失效？

 二、什么是迭代器失效？

⚡迭代器的作用：主要作用就是让算法能够不用关心底层数据结构，其底层实际就是一个指针，或者是对指针进行了封装

⚡vector的迭代器：就是原生态指针T*

template
typedef T* iterator;                     // 迭代器某种意义上就是指针
typedef const T* const_iterator;

⚡因此迭代器失效：实际就是迭代器底层对应指针所指向的空间被销毁了，而使用一块已经被释放的空间，造成的后果是程序崩溃（即如果继续使用已经失效的迭代器，程序可能会崩溃）。具体的可以用一下三步来说明：

• [1]迭代器的本质就是指针，迭代器失效就是指针失效。
• [2]指针失效：指针指向的空间是非法的。
• [3]指针指向非法空间：指向了被释放的空间 或者 越界访问 。

   三、哪些操作会导致迭代器失效？

  1️⃣：所有可能会引起扩容的操作都可能会导致迭代器失效。如：resize、reserve、insert、assign、push_back等  --------------  野指针引起的迭代器失效
  
  2️⃣：指定位置的插入和删除都会都可能会导致迭代器失效。如: insert 、erase -----------------   迭代器指向的位置意义发生改变

  四、如何避免迭代器失效？

   接下来，我将会从 insert 和 erase 这两个接口函数来讲解如何避免 迭代器失效问题。

  🥝 insert迭代器失效

  insert迭代器失效分为两类：

  • 扩容导致野指针
  • 迭代器指向的位置意义发生改变

     下面我们先给出insert的初始版本，然后再逐渐的完善：

    • 注意：这里呢我们使用的是 vector模拟实现中的代码：vector类的模拟实现

      void insert(iterator pos, const T& x)
      {
      	//检测参数合法性
      	assert(pos >= _start && pos = pos)
      	{
      		*(end + 1) = *(end);
      		end--;
      	}
      	//把值插进去
      	*pos = x;
      	_finish++;
      }

      ---

       ✨迭代器失效 ------ 扩容导致的野指针

      •  首先我们给出以下两组测试用例：

        

        • 这里为什么 push_back 尾插4个后调用insert会出现随机值？而push_back尾插5个调用insert就没有这个问题？
        •  此问题就是迭代器失效，原因就在于pos没有更新，导致非法访问野指针。

          

          • 上述当尾插4个数字后，再头插一个数字发生扩容。根据reserve扩容机制，_start和_finish都会更新，唯独插入位置pos没有更新，此时pos依旧指向旧空间，reserve后会释放旧空间，此时的pos就是野指针，这也就导致后续执行*pos=x就是非法访问野指针。
            • 解决方法

              我们可以设定变量n来计算扩容前pos指针位置和_start指针位置的相对距离，最后在扩容后，让_start再加上先前算好的相对距离n就是更新后的pos指针的位置了。 

              void insert(iterator pos, const T& x)
              {
              	//检测参数合法性
              	assert(pos >= _start && pos = pos)
              	{
              		*(end + 1) = *(end);
              		end--;
              	}
              	//把值插进去
              	*pos = x;
              	_finish++;
              }

              

               ✨迭代器失效 ------ 迭代器指向的位置意义发生改变

              什么是迭代器指向的位置意义发生改变呢 ？举个例子来说明一下

              •  比如现在我要在所有的偶数前面插入2，下面我们看测试结果：

                void test2()
                {
                	xas_vector::vector v1;
                	v1.Push_back(1);
                	v1.Push_back(2);
                	v1.Push_back(3);
                	v1.Push_back(4);
                	v1.Push_back(5);
                	v1.Push_back(6);
                	for (auto ch : v1)
                	{
                		cout