关于迭代器失效的几种情况

之前就做题的时候就经常碰到与迭代器失效有关的问题，但是一直对这个问题也没有深究，处于似懂非懂的状态，今天就对迭代器失效这部分知识做一个总结。

迭代器

迭代器（iterator）是一个可以对其执行类似指针的操作（如：解除引用（operator*()）和递增（operator++()））的对象，我们可以将它理解成为一个指针。但它又不是我们所谓普通的指针，我们可以称之为广义指针，你可以通过sizeof（vector::iterator）来查看，所占内存并不是4个字节。
如下图所示：

这里我们定义了一个vector迭代器，对其求sizeof（），发现是12个字节，并不是一个指针的大小。

那么我们常说的迭代器失效到底是什么呢？都有哪些场景会导致失效问题呢？我们一起来看以下具体场景及解决办法。

一、序列式容器迭代器失效

对于序列式容器，例如vector、deque；由于序列式容器是组合式容器，当当前元素的iterator被删除后，其后的所有元素的迭代器都会失效，这是因为vector，deque都是连续存储的一段空间，所以当对其进行erase操作时，其后的每一个元素都会向前移一个位置。

#include
using namespace std;

#include

void VectorTest()
{
    vector vec;
    for (int i = 0; i < 5; i++)
    {
        vec.push_back(i);
    }
    vector::iterator it;
    cout << sizeof(it) << endl;
    for (it = vec.begin(); it != vec.end(); it++)
    {
        if (*it>2)
            vec.erase(it);//此处会发生迭代器失效
    }
    for (it = vec.begin(); it != vec.end(); it++)
        cout << *it << " ";
    cout << endl;
}
int main()
{
    VectorTest();
    system("pause");
    return 0;
}

运行结果，程序终止：

给出的报错信息是：vector iterator not incrementable
已经失效的迭代器不能进行++操作，所以程序中断了。不过vector的erase操作可以返回下一个有效的迭代器，所以只要我们每次执行删除操作的时候，将下一个有效迭代器返回就可以顺利执行后续操作了，代码修改如下：

void VectorTest()
{
    vector vec;
    for (int i = 0; i < 5; i++)
    {
        vec.push_back(i);
    }
    vector::iterator it;
    cout << sizeof(it) << endl;
    for (it = vec.begin(); it != vec.end(); )
    {
        if (*it==3)
        {
            it = vec.erase(it);//更新迭代器it
        }
        it++；

    }
    for (it = vec.begin(); it != vec.end(); it++)
        cout << *it << " ";
    cout << endl;
}

运行结果：

这样删除后it指向的元素后，返回的是下一个元素的迭代器，这个迭代器是vector内存调整过后新的有效的迭代器。此时就可以进行正确的删除与访问操作了。

上面只是举了删除元素造成的vector迭代器失效问题，对于vector的插入元素也可以同理得到验证，这里就不再进行举例了。

vector迭代器失效问题总结

（1）当执行erase方法时，指向删除节点的迭代器全部失效，指向删除节点之后的全部迭代器也失效
（2）当进行push_back（）方法时，end操作返回的迭代器肯定失效。
（3）当插入(push_back)一个元素后，capacity返回值与没有插入元素之前相比有改变，则需要重新加载整个容器，此时first和end操作返回的迭代器都会失效。
（4）当插入(push_back)一个元素后，如果空间未重新分配，指向插入位置之前的元素的迭代器仍然有效，但指向插入位置之后元素的迭代器全部失效。

deque迭代器失效总结：

（1）对于deque,插入到除首尾位置之外的任何位置都会导致迭代器、指针和引用都会失效，但是如果在首尾位置添加元素，迭代器会失效，但是指针和引用不会失效
（2）如果在首尾之外的任何位置删除元素，那么指向被删除元素外其他元素的迭代器全部失效
（3）在其首部或尾部删除元素则只会使指向被删除元素的迭代器失效。

二、关联式容器迭代器失效

对于关联容器(如map, set,multimap,multiset)，删除当前的iterator，仅仅会使当前的iterator失效，只要在erase时，递增当前iterator即可。这是因为map之类的容器，使用了红黑树来实现，插入、删除一个结点不会对其他结点造成影响。erase迭代器只是被删元素的迭代器失效，但是返回值为void，所以要采用erase(iter++)的方式删除迭代器。
首先来看一下map迭代器失效的一个例子：

void mapTest()
{
    mapm;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        m.insert(make_pair(i, i + 1));
    }
    map::iterator it;
    for (it = m.begin(); it != m.end(); it++)
    {
        if (（it->first）>5)
            m.erase(it);
    }

}
int main()
{
    mapTest();
    system("pause");
    return 0;
}

运行结果：

这里显示迭代器失效，不能进行++ 操作，只要稍作修改就可以了：

    void mapTest()
{
    mapm;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        m.insert(make_pair(i, i + 1));
    }
    map::iterator it;

    for (it = m.begin(); it != m.end(); )
    {
        if (it->first==5)
            m.erase(it++);
        it++;
    }
    for (it = m.begin(); it != m.end();it++)
    {
        cout << (*it).first << " ";
    }
    cout << endl;
}

运行结果：

此时就可以成功删除key值为5的元素了，而且迭代器++也没有问题了。
这里主要解释一下erase(it++)的执行过程：这句话分三步走，先把iter传值到erase里面，然后iter自增，然后执行erase,所以iter在失效前已经自增了。
map是关联容器，以红黑树或者平衡二叉树组织数据，虽然删除了一个元素，整棵树也会调整，以符合红黑树或者二叉树的规范，但是单个节点在内存中的地址没有变化，变化的是各节点之间的指向关系。