c++之迭代器失效

標籤：特性   判斷   return   main   before   show   讀者   stdio.h   程式   

 

1.首先從一到題目開始談說起迭代器失效。有時我們很自然並且自信地 用下面方法刪除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;}intmain(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 0;}

　　當 string arr[] = {"php", "c#", "java", "js", "lua"}; 時，運行上邊程式，得到如下輸出：

　　　　

　　運行結果是正確的啊。 找到 "php" ，然後刪除，剩下四個元素。　

　　但是實際上 del_elem 的過程是和我們想象的不一樣的，在 del_elem中列印下每一步的 itor 的值，就會發現蛛絲馬跡。

　　將 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;}

　　我們在做刪除操作前，列印每個元素的值， 繼續編譯運行得到如下結果：

　　　　

　　在做 del_elem操作時，少列印了一個 "c#", 也就是在列印完"php",然後刪除php以後，接下來列印的不是 "c#"， 而直接列印了 "java" 。

      那麼我們可以將 vec.erase(itor) 注釋掉，然後 可以得到 del_elem 會列印所有的元素值，

　　如此看來 c# 是因為執行了erase 操作以後，“變沒了”。

　　弄清這個問題，我們要看看一組vector操作的定義：

iterator erase(iterator position){    if(position + 1 != end())        copy(position + 1, finish, position);    --finish;    destroy(finish);    return position;}

iterator begin() { return start; }

iterator end() { return finish; }

 

 　　我們經常使用  vec.begin(), vec.end(), 想必也能知道start和finish 為何物。

　　首先看erase函數： 先判斷 待刪除的迭代器是否為 finish 的前一個元素，也就是vector中的最後一個元素，

      　　如果不是最後一個元素，就將待刪除迭代器的後邊所有元素往前移動一個slot， 然後 --finish  重新置放finish指標。

　　　　此時finish指標指向的是沒刪除之前的最後一個元素地址，本例中就是 lua的地址， 但是當前的finish指標處的值已經沒用了，於是調用destroy。

　　　　如果待刪除迭代器是finish的前一個元素的話，那麼就直接移動finish指標，調用destroy銷毀該位置處的元素對象。

　　　　與此同時，我們看到erase函數傳進來的迭代器，只起到了一個位置定位判斷的作用，erase本身沒有對該迭代器有任何操作，該迭代器的值所在地址仍然有效，但是由於進行了copy操作，position處的值已經變成了"c#".

　　　　再回過頭來看一下我們的 del_elem 函數：

　　　　　　當刪除第一個元素php之後，在執行 itor++之前，php之後的所有元素都前移了一個slot導致此時 itor存放的元素已經是 c#，

　　　　　　於是繼續執行itor++後，此時itor又向後移動，itor中的值已經是java，c#就是這樣被漏掉的。

 

　　1-2 由此，又可以得出另一個結論，當arr中有n(n>=2)個 連續的php元素，我們用 del_elem函數 是不能刪除掉所有的php元素的，於是這樣就會導致bug。

　　我們將 string arr[] = {"php", "c#", "java", "js", "lua"}; 改為 string arr[] = {"php", "php", "php", "php", "c#", "java", "js", "lua"}; 後，觀察運行結果：

　　　　

　　固然不出所料，php沒有被刪除乾淨，因為當刪除第一個php以後，用當前 del_elem 方法，總是會漏掉刪除的php之後的元素，如果這個元素恰好是 "php",便會出現bug。

　　1-3 用當前 del_elem刪除一個元素，會導致 finish 前移一個slot，如果將php放到最後slot，即finish之前的slot中，當刪除最後一個php後，finish會指向刪除的php的地址（已經非法了），

　　　　然後php的地方會被銷毀，然後又執行 itor++，於是此時的itor指向到finish的後邊，當 判斷 itor != vec.end() 時，這個式子是成立的，於是繼續執行，但是當對迭代器解引用時，最終會由於是非法

　　　　引用地址，程式崩掉。我們來看一下是否是這樣, 將最後一個元素改為 "php"; string arr[] = {"php", "php", "php", "php", "c#", "java", "js", "php"};

　　　　編譯運行，結果如下：

　　　　

 　　　　gdb調試，發現是因為 *itor 導致程式崩潰。

2 以上例子指出了vector 刪除元素時選擇的方法不當導致的一些問題;

　　1 是刪除多個相同元素時，因為vector自身的特性導致 刪除不淨，出現bug

　　2 是當刪除的元素時最後一個元素，可能導致程式崩潰。

3 我們很多時候都知道vector 迭代器失效會出問題，但是很多時候不知道會導致什麼問題。

　　　以上例子列舉了 迭代器失效的 結果， 那麼反過來 ，我們再研究 “什麼是vector刪除元素會導致迭代器失效” 的問題。　　

　　　我的結論是，在對vector進行刪除元素的時候， 刪除元素之前，假設我們定義了一些迭代器分別指向，

　　  1 迭代器的位置位於 待刪除迭代器之前，

　　  2 待刪除的迭代器

　　  3 迭代器的位置位於 待刪除的迭代器之後

　　 那麼當對待刪除的迭代器調用erase（itor）以後，之前定義在itor之前的迭代器依舊有用， 之前定義的 itor 以及 itor之後的迭代器 已經失效了，這裡的失效是指，這些迭代器所指的元素內容已經和刪除之前的不一樣了，甚至可能是指向了非法地址。

　　於是在對這些失效的迭代器進行操作的時候 可能導致程式出bug ，或者直接崩潰。

4. 那麼該如何刪除vector元素呢？

　　可以參考:

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); 　　　　　　　　　　　　　　　　//個人覺得這句賦值是多餘的，因為erase本身沒有對itor進行任何操作，erase操作之前和操作之後的itor所指向的位置是不變的，變的只是裡邊的值。 如有理解錯誤，還望及時指出        }        else        {            itor++;        }    }}

5. 想必讀者已經對vector刪除元素引起的迭代器失效有了一些理解，那麼再來理解插入元素導致的迭代器失效會更容易一些。

　　1 如果插入操作引起了空間重新設定，（申請新空間，賦舊空間的值到新空間，釋放舊空間），那麼在插入操作執行後，之前聲明的所有迭代器都將失效

　　2 如果沒有引起空間配置，那麼會導致插入位置之後的迭代器失效。

6. 我們 假如我們聲明了一些迭代器，對vector進行了插入或刪除操作以後，要注意這些迭代器可能已經失效。

 

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，其他關聯式容器的迭代器失效。內容太多，本篇只是先給出vector的迭代器失效的一些理解，後續繼續補充其它的。

　　 <effective stl> 第九條，較詳細的討論的各種容器的操作方法，有興趣的讀者可自行翻閱。

 

水平有限，錯誤難免，望及時指出。希望能對大家理解迭代器失效提供一些思路。

 　

　　

 

　　

　　

 

c++之迭代器失效