c++之迭代器失效

1.首先从一到题目开始谈说起迭代器失效。有时我们很自然并且自信地 用下面方法删除vector元素:

#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <string>

void del_elem(vector<string> &vec, const char * elem)
{
    vector<string>::iterator itor = vec.begin();
    for (; itor != vec.end(); itor++)
    {
        if (*itor == elem)
        {
            vec.erase(itor);
        }
    }
}

template <class InputIterator>
void show_vec(InputIterator first, InputIterator last)
{
    while(first != last)
    {
        std::cout << *first << " ";
        first++;
    }

    std::cout << " " << std::endl;
}

int
main(void)
{
    string arr[] = {"php", "c#", "java", "js", "lua"};
    vector<string> vec(arr, arr+(sizeof(arr)/sizeof(arr[0])));

    std::cout << "before del: " << std::endl;
    show_vec(vec.begin(), vec.end());
    del_elem(vec, "php");
    std::cout << "after del: " << std::endl;
    show_vec(vec.begin(), vec.end());

    return ;
}

　　当 string arr[] = {"php", "c#", "java", "js", "lua"}; 时，运行上边程序，得到如下输出：

　　　　

　　运行结果是正确的啊。 找到 "php" ，然后删除，剩下四个元素。　

　　但是实际上 del_elem 的过程是和我们想象的不一样的，在 del_elem中打印下每一步的 itor 的值，就会发现蛛丝马迹。

　　将 del_elem加上log：

　　

void del_elem(vector<string> &vec, const char * elem)
{
    std::cout << "----------------------------" << std::endl;

    vector<string>::iterator itor = vec.begin();
    for (; itor != vec.end(); itor++)
    {
        std::cout << *itor << std::endl;
        if (*itor == elem)
        {
            vec.erase(itor);
        }
    }

    std::cout << "----------------------------" << std::endl;
}

　　我们在做删除操作前，打印每个元素的值， 继续编译运行得到如下结果：

　　　　

　　在做 del_elem操作时，少打印了一个 "c#", 也就是在打印完"php",然后删除php以后，接下来打印的不是 "c#"， 而直接打印了 "java" 。

那么我们可以将 vec.erase(itor) 注释掉，然后 可以得到 del_elem 会打印所有的元素值，

　　如此看来 c# 是因为执行了erase 操作以后，“变没了”。

　　弄清这个问题，我们要看看一组vector操作的定义：

iterator erase(iterator position)
{
    if(position +  != end())
        copy(position + , finish, position);
    --finish;
    destroy(finish);
    return position;
}

iterator begin() { return start; }

iterator end() { return finish; }

　　我们经常使用  vec.begin(), vec.end(), 想必也能知道start和finish 为何物。

　　首先看erase函数： 先判断 待删除的迭代器是否为 finish 的前一个元素，也就是vector中的最后一个元素，

　　如果不是最后一个元素，就将待删除迭代器的后边所有元素往前移动一个slot， 然后 --finish  重新定位finish指针。

　　　　此时finish指针指向的是没删除之前的最后一个元素地址，本例中就是 lua的地址， 但是当前的finish指针处的值已经没用了，于是调用destroy。

　　　　如果待删除迭代器是finish的前一个元素的话，那么就直接移动finish指针，调用destroy销毁该位置处的元素对象。

　　　　与此同时，我们看到erase函数传进来的迭代器，只起到了一个位置定位判断的作用，erase本身没有对该迭代器有任何操作，该迭代器的值所在地址仍然有效，但是由于进行了copy操作，position处的值已经变成了"c#".

　　　　再回过头来看一下我们的 del_elem 函数：

　　　　　　当删除第一个元素php之后，在执行 itor++之前，php之后的所有元素都前移了一个slot导致此时 itor存放的元素已经是 c#，

　　　　　　于是继续执行itor++后，此时itor又向后移动，itor中的值已经是java，c#就是这样被漏掉的。

　　1-2 由此，又可以得出另一个结论，当arr中有n(n>=2)个 连续的php元素，我们用 del_elem函数 是不能删除掉所有的php元素的，于是这样就会导致bug。

　　我们将 string arr[] = {"php", "c#", "java", "js", "lua"}; 改为 string arr[] = {"php", "php", "php", "php", "c#", "java", "js", "lua"}; 后，观察运行结果：

　　　　

　　固然不出所料，php没有被删除干净，因为当删除第一个php以后，用当前 del_elem 方法，总是会漏掉删除的php之后的元素，如果这个元素恰好是 "php",便会出现bug。

　　1-3 用当前 del_elem删除一个元素，会导致 finish 前移一个slot，如果将php放到最后slot，即finish之前的slot中，当删除最后一个php后，finish会指向删除的php的地址（已经非法了），

　　　　然后php的地方会被销毁，然后又执行 itor++，于是此时的itor指向到finish的后边，当 判断 itor != vec.end() 时，这个式子是成立的，于是继续执行，但是当对迭代器解引用时，最终会由于是非法

　　　　引用地址，程序崩掉。我们来看一下是否是这样, 将最后一个元素改为 "php"; string arr[] = {"php", "php", "php", "php", "c#", "java", "js", "php"};

　　　　编译运行，结果如下：

　　　　

　　　　gdb调试，发现是因为 *itor 导致程序崩溃。

2 以上例子指出了vector 删除元素时选择的方法不当导致的一些问题;

　　1 是删除多个相同元素时，因为vector自身的特性导致 删除不净，出现bug

　　2 是当删除的元素时最后一个元素，可能导致程序崩溃。

3 我们很多时候都知道vector 迭代器失效会出问题，但是很多时候不知道会导致什么问题。

　　　以上例子列举了 迭代器失效的 结果， 那么反过来 ，我们再研究 “什么是vector删除元素会导致迭代器失效” 的问题。　　

　　　我的结论是，在对vector进行删除元素的时候， 删除元素之前，假设我们定义了一些迭代器分别指向，

　　  1 迭代器的位置位于 待删除迭代器之前，

　　  2 待删除的迭代器

　　  3 迭代器的位置位于 待删除的迭代器之后

　　 那么当对待删除的迭代器调用erase（itor）以后，之前定义在itor之前的迭代器依旧有用， 之前定义的 itor 以及 itor之后的迭代器 已经失效了，这里的失效是指，这些迭代器所指的元素内容已经和删除之前的不一样了，甚至可能是指向了非法地址。

　　于是在对这些失效的迭代器进行操作的时候 可能导致程序出bug ，或者直接崩溃。

4. 那么该如何删除vector元素呢？

　　可以参考:

void del_elem(vector<string> &vec, const char *elem)
{
    vector<string>::iterator itor = vec.begin();
    for (; itor != vec.end();)
    {
        std::cout << *itor << " " << &(*itor) << std::endl;
        if (*itor == elem)
        {
            itor = vec.erase(itor); 　　　　　　　　　　　　　　　　//个人觉得这句赋值是多余的，因为erase本身没有对itor进行任何操作，erase操作之前和操作之后的itor所指向的位置是不变的，变的只是里边的值。 如有理解错误，还望及时指出
        }
        else
        {
            itor++;
        }
    }
}

5. 想必读者已经对vector删除元素引起的迭代器失效有了一些理解，那么再来理解插入元素导致的迭代器失效会更容易一些。

　　1 如果插入操作引起了空间重新配置，（申请新空间，赋旧空间的值到新空间，释放旧空间），那么在插入操作执行后，之前声明的所有迭代器都将失效

　　2 如果没有引起空间配置，那么会导致插入位置之后的迭代器失效。

6. 我们 假如我们声明了一些迭代器，对vector进行了插入或删除操作以后，要注意这些迭代器可能已经失效。

7. 由vector的迭代器失效，可以引出，其他序列式容器的迭代器失效，其他关联式容器的迭代器失效。内容太多，本篇只是先给出vector的迭代器失效的一些理解，后续继续补充其它的。

　　 <effective stl> 第九条，较详细的讨论的各种容器的操作方法，有兴趣的读者可自行翻阅。

水平有限，错误难免，望及时指出。希望能对大家理解迭代器失效提供一些思路。