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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
- 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:
- 解决方法
- 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。
- 首先我们给出以下两组测试用例:
- 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
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