STL 容器迭代器失效总结

总结常见的序列容器(vector、deque、list)和关联容器(set、multiset、map、multimap)的迭代器失效问题。

原迭代器指的是进行操作之前保存的迭代器，包括begin()、end()以及其他位置的迭代器。

vector：

成员函数push_back()：会在容器末尾添加一个元素。如果容器有剩余空间(capacity() > size())，则直接添加新元素到容器尾部。此时，原迭代器中end()会失效，其他的都不会失效。否则，会导致容器重新分配内存，然后将数据从原内存复制到新内存，再在尾部添加新元素。此时，由于内存重新分配，原迭代器(所有)都失效。

成员函数pop_back()：直接将容器中的最后一个元素删除，原迭代器中end()会失效，其余的都不会失效。

成员函数insert(iterator, n)：如果容器有剩余空间，先在容器尾部插入一个元素，然后将插入点及之后的元素都向后移动一位，然后在插入点创建新元素。否则，会导致容器重新分配内存，接着将插入点之前的元素复制过去，在插入点创建新元素，再将插入点之后的元素复制过去。因此，如果没有内存的重新分配，原迭代器中插入点及插入点之后的迭代器(包括end())都失效。如果有内存的重新分配，原迭代器(所有)都失效。

成员函数erase(iterator)：将删除点及之后的元素都向前移动一位，然后删除最后一个元素。因此，原迭代器中删除点之前的迭代器都有效，插入点及插入点之后的迭代器都失效。

deque:

成员函数push_back()：会直接在容器末尾添加一个元素。原迭代器中end()会失效，其他的都不会失效。

成员函数push_front()：会直接在容器头部添加一个元素。原迭代器中begin()会失效，其他的都不会失效。

成员函数pop_back()：会直接删除最后一个元素。原迭代器中end()会失效，其他的都不会失效

成员函数pop_front()：会直接在容器头部删除一个元素。原迭代器中begin()会失效，其他的都不会失效。

成员函数insert(iterator, n)：如果插入点之前的元素较少，会在容器头部插入一个元素，然后将插入点及其之前的所有元素向前移动一位，再在插入点创建新元素。否则，将插入点及其之后的元素向后移动一位，再在插入点创建新元素。因此，向前移动则导致原迭代器中插入点及插入点之前的迭代器都失效；向后移动则导致迭代器中插入点及插入点之后的迭代器都失效。

成员函数erase(iterator)：如果删除点之前的元素较少，将删除点之前的所有元素向后移动一位，再删除第一个元素。否则，将删除点之后的所有元素向前移动一位，再删除最后一个元素。因此，向前移动将导致原迭代器中删除点及删除点之后的迭代器失效；向后移动将导致原迭代器中删除点及删除点之前的迭代器都失效。

list:

因为list的底层结构是双向链表，所有操作都只是针对节点移动指针，不会涉及到位置变化，操作影响的范围很小。

成员函数push_back()：原迭代器中end()会失效，其他的都不会失效。

成员函数push_front()：原迭代器中begin()会失效，其他的都不会失效。

成员函数pop_back()：原迭代器中end()会失效，其他的都不会失效

成员函数pop_front()：原迭代器中begin()会失效，其他的都不会失效。

成员函数insert(iterator, n)：原迭代器中插入点会失效，其他的都不会失效。

成员函数erase(iterator)：原迭代器中删除点会失效，其他的都不会失效。

set、multiset、map、multimap

关联容器的底层结构为红黑树，所有操作同list一样，都只是移动指针，各成员函数导致的迭代器失效问题同list。

循环中删除元素

对于vector, erase会返回下一个iterator, 因此我们可以使用如下的方法:

#include <iostream>
#include <vector>using namespace std;int main()
{vector<int> a = {12, 23, 34, 45, 56, 67, 78, 89};auto iter = a.begin();while (iter != a.end()) {if (*iter > 30) {iter = a.erase(iter);}else {++iter;}}for (const auto &element : a) {cout<<element<<endl;}return 0;
}

输出:
12
23

对于map, 删除iterator只会影响当前的iterator, 因此使用for循环就够了, 比如:

#include <iostream>
#include <map>using namespace std;int main()
{map<int, int> a = {{1, 12}, {2, 23}, {3, 34}, {4, 45}, {5, 56}, {6, 67}};for (auto iter = a.begin(); iter != a.end(); ++iter) {if (iter->second > 30) {a.erase(iter);}}for (const auto &element : a) {cout<<element.first<<" : "<<element.second<<endl;}return 0;
}

输出:
1 : 12
2 : 23

更推荐的做法是在erase前让iterator指向下一个元素

#include <iostream>
#include <map>using namespace std;int main()
{map<int, int> a = {{1, 12}, {2, 23}, {3, 34}, {4, 45}, {5, 56}, {6, 67}};auto iter = a.begin();while (iter != a.end()) {if (iter->second > 30) {a.erase(iter++);}else {++iter;}}for (const auto &element : a) {cout<<element.first<<" : "<<element.second<<endl;}return 0;
}

输出:
1 : 12
2 : 23