【C++】迭代器失效问题

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一、什么是迭代器失效？

在C++中，迭代器(iterator)就像STL容器的"智能指针"，为我们提供了遍历容器元素的统一方式。但是，当容器结构发生变化时，原本有效的迭代器可能会变得无效，这种现象就称为"迭代器失效"。

二、哪些操作会导致迭代器失效？

1. vector的迭代器失效

vector作为动态数组，在内存中是连续存储的，因此任何可能引起内存重新分配的操作都会使所有迭代器失效：

std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4};
auto it = v.begin() + 2;  // 指向3v.push_back(5);  // 可能导致内存重新分配
// 此时it可能失效！

具体会导致vector迭代器失效的操作：

• push_back() (当容量不足时)

• insert()

• reserve()

• resize()

• erase() (被删除元素及其后的迭代器都失效)

三、迭代器失效的严重后果

使用失效的迭代器会导致未定义行为(UB)，可能表现为：

1. 程序崩溃

2. 数据损坏

3. 看似正常工作但结果错误

4. 更糟的是可能在发布版本中才出现问题

std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4};
for(auto it = v.begin(); it != v.end(); ) {if(*it % 2 == 0) {v.erase(it);  // 错误！erase后it失效// 应该改为 it = v.erase(it);} else {++it;}
}

四、如何避免迭代器失效？

1. 正确使用erase

对于序列容器(vector, deque, list)：

it = container.erase(it);  // erase返回下一个有效迭代器

对于关联容器(map, set)：

container.erase(it++);  // 先传递it副本，再递增

2. 插入元素时注意

std::vector<int> v = {1, 2, 3};
auto it = v.begin() + 1;
v.insert(it, 4);  // it可能失效
// 应该重新获取迭代器
it = v.begin() + 2;

3. 使用算法替代手动循环

std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4};
// 删除所有偶数
v.erase(std::remove_if(v.begin(), v.end(), [](int n){return n%2==0;}), v.end());

五、各容器迭代器失效总结表

容器类型	导致迭代器失效的操作
vector	插入(导致扩容)、删除(被删元素及之后)
deque	首尾插入(仅影响插入点)、中间插入(全部失效)、删除(被删元素及之后)
list	仅被删除元素的迭代器失效
map/set	仅被删除元素的迭代器失效
unordered_map/set	插入(导致rehash)、删除(被删元素)