什么是迭代器

迭代器不是指針，是類模板，表現(xiàn)的像指針。他只是模擬了指針的一些功能，通過重載了指針的一些操作符，->,*,++ --等封裝了指針，是一個(gè)“可遍歷STL（ Standard Template Library）容器內(nèi)全部或部分元素”的對(duì)象， 本質(zhì)是封裝了原生指針，他可以根據(jù)不同類型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的++，–，*等操作；

迭代器只能指向容器,而指針還可以指向函數(shù)，

迭代器返回的是對(duì)象引用而不是對(duì)象的值，所以cout只能輸出迭代器使用*取值后的值而不能直接輸出其自身。

迭代器失效

迭代器失效就是迭代器底層對(duì)應(yīng)指針?biāo)赶虻目臻g倍銷毀了，導(dǎo)致使用了一塊已經(jīng)被釋放了的空間。

容器操作可能使迭代器失效，一個(gè)失效的迭代器將不再表示任何元素。使用失效的迭代器是一個(gè)嚴(yán)重的程序設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，很可能產(chǎn)生與使用未初始化化指針一樣的問題。

順序容器迭代器失效

添加操作

容器是vector或者string的情況下，在向容器添加元素后，如果容器擴(kuò)容，即容器的存儲(chǔ)空間重新分配，則指向容器的迭代器失效。

以vector為例，當(dāng)我們插入一個(gè)元素時(shí)它的預(yù)分配空間不夠時(shí)，它會(huì)重新申請(qǐng)一段新空間，將原空間上的元素復(fù)制到新的空間上去，以滿足vector元素要求連續(xù)存儲(chǔ)的目的，而原空間會(huì)被系統(tǒng)撤銷或征做他用，于是指向原空間的迭代器就成了類似于“空懸指針”一樣的東西，指向了一片非法區(qū)域，從而使得指向原空間的迭代器失效。

int main()
{
	vector<int>v1;
	vector<int>::iterator it1 = v1.begin();
	for (int i = 0;i < 10;i++) {
		v1.push_back(i);
		cout << "Size:" << v1.size() << "  Capacity:" << v1.capacity() << "  address:" << &v1[0] << endl;
	}
	return 0;
}

容器是vector或者string的情況下，在向容器添加元素后，如果容器未擴(kuò)容，則指向插入位置之前的元素的迭代器有效，但指向插入位置之后元素的迭代器將會(huì)失效，這是因?yàn)椴迦胛恢煤蟮脑卮涡虬l(fā)生變化使得原本指向某元素的迭代器不再指向希望指向的元素。

對(duì)于push_back()操作，end操作返回的迭代器肯定失效

int main()
{
	vector<int>v1 = { 0,1,2,3 };
	v1.reserve(10);//分配至少能容納10個(gè)元素的內(nèi)存空間
	vector<int>::iterator it1 = v1.begin();
	vector<int>::iterator it2 = v1.begin() + 1;
	vector<int>::iterator it3 = v1.begin() + 2;
	v1.insert(v1.begin() + 2, 4);
	while (it1 <= it2) {	//輸出0 1
		cout << *it1 << endl;
		it1++;
	}
	cout << *it3 << endl; //此時(shí)該迭代器已失效，指向非法的區(qū)域
	return 0;
}

容器是deque的情況下，插入到任何位置都會(huì)導(dǎo)致迭代器。

插入前迭代器處于正常狀態(tài)

插入后所有迭代器失效

容器是list和forward_list的情況下，插入到任何位置，指向容器的迭代器仍然有效，

刪除操作

刪除操作會(huì)導(dǎo)致元素次序發(fā)送改變而導(dǎo)致迭代器失效

容器是vector或者string的情況下，在刪除容器元素后，指向被刪元素之前元素的迭代器有效，被刪元素之后的迭代器失效

注意：當(dāng)我們刪除元素時(shí)，尾后迭代器總是會(huì)失效

容器是deque的情況下，如果刪除的是首尾元素，則只有首尾迭代器失效，如果刪除的是其他元素，則所有迭代器失效。

容器是list和forward_list的情況下，刪除任何元素，僅僅會(huì)使被刪除元素 的迭代器失效，這是因?yàn)?list 之類的容器，使用了鏈表來(lái)實(shí)現(xiàn)，插入、刪除一個(gè)結(jié)點(diǎn)不會(huì)對(duì)其他結(jié)點(diǎn)造成影響。

關(guān)聯(lián)容器迭代器失效

對(duì)于關(guān)聯(lián)容器map、multimap、set、multiset，底層是使用紅黑樹實(shí)現(xiàn)的，所以刪除某個(gè)元素，僅僅會(huì)刪除元素的迭代器失效。

插入、刪除一個(gè)結(jié)點(diǎn)不會(huì)對(duì)其他結(jié)點(diǎn)造成影響。

swap()操作迭代器為什么不失效

因?yàn)閟wap操作不會(huì)對(duì)容器的任何元素進(jìn)行拷貝、刪除或插入操作，也意味著元素不會(huì)被移動(dòng)，這也就是迭代器為什么不失效的原因，因?yàn)橹赶蛉萜鞯牡鱯wap操作之后，仍指向swap操作之前所指向的那些元素，只不過這些元素已經(jīng)屬于不同的容器了

注意：對(duì)于string容器調(diào)用swap操作會(huì)導(dǎo)致迭代器失效，而swap兩個(gè)array會(huì)真正交換它門的元素

int main()
{
	vector<int>v1 = { 0,1,2,3 };
	vector<int>v2 = { 4,5,6,7};
	vector<int>::iterator it1 = v1.begin();
	vector<int>::iterator it2 = v2.begin();
	vector<int>::iterator tmp1 = v1.begin();
	vector<int>::iterator tmp2 = v2.begin();
	cout << "v1: ";
	for (const auto&n : v1) {
		cout << n << " ";
	}
	cout << endl;
	cout << "v2: ";
	for (const auto&n : v2) {
		cout << n << " ";
	}
	cout << endl;
	while (it1 != v1.end()) {
		cout << *it1 << " ";
		it1++;
	}
	cout << endl;
	while (it2 != v2.end()) {
		cout << *it2 << " ";
		it2++;
	}
	cout << endl;
	swap(v1, v2); //交換容器v1,v2;
	it1 = tmp1;
	it2 = tmp2;
	cout << "v1: ";
	for (const auto&n : v1) {
		cout << n << " ";
	}
	cout << endl;
	cout << "v2: ";
	for (const auto&n : v2) {
		cout << n << " ";
	}
	cout << endl;
	while (it1 != v2.end()) {
		cout << *it1 << " ";
		it1++;
	}
	cout << endl;
	while (it2 != v1.end()) {
		cout << *it2 << " ";
		it2++;
	}

	cout << endl;
	return 0;
}

輸出：

可以看到swap操作后，迭代器未失效，且指向相同的元素，只不過這些元素已經(jīng)屬于不同的容器了；

注意事項(xiàng)

不用在循環(huán)之前保存end返回的迭代器，一直當(dāng)做容器末尾使用，因?yàn)槿绻谘h(huán)中添加/刪除 vector或string的元素后，或在deque中首元素之外任何位置添加/刪除元素后，原來(lái)end返回的迭代器總會(huì)失效。

因此在循環(huán)中我們必須反復(fù)調(diào)用end()來(lái)獲取迭代器

對(duì)于刪除元素導(dǎo)致的迭代器失效解決方法

方法1.erase§時(shí)，尾后遞增當(dāng)前迭代器,即erase(p++);

方法2.由于erase()可以返回一個(gè)指向被刪除元素之后元素的迭代器，所以也可以直接把erase§的返回值賦給當(dāng)前迭代器，即p=erase§

注意：對(duì)于vector、string這種在內(nèi)存中連續(xù)存儲(chǔ)的只能使用方法1，因?yàn)閯h除元素后，后面元素的迭代器也失效了

對(duì)于關(guān)聯(lián)容器，也只能使用方法1，因?yàn)樗鼈兊膃rase操作返回值為void。

總結(jié)

以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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