vector迭代器失效问题
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迭代器失效原因
野指针导致失效
迭代器无法遍历所有有效空间位置
迭代器失效原因
在vector底层实现的过程中有一个问题，那就是迭代器突然失效，造成程序崩溃的情况。失效的原因大致有2 种：野指针导致失效、迭代器无法遍历所有有效空间位置。
野指针导致失效
情况一：内部迭代器失效
在实现insert接口时，会碰到该类情况。
首先查看一下库里是如何实现insert接口的：
我们先来实现第一个insert，库里传参第一个参数传的是迭代器pos，vector中使用迭代器标识插入位置而非下标，第二个参数则是模板参数的const引用。
这里先给出我的整体框架：
namespace bc
{
template
class vector
{
public:
typedef T* iterator;
private:
iterator _start;
iterator _finish;
iterator _end_of_storage;
};
} 在插入之前要先考虑传参pos的可能位置，pos一定是在 [ _start , _finish) 所以可以先断言一下pos:
assert(pos >= _start);
assert(pos < _finish);然后是 是否需要扩容的问题，当_finish == _end_of_storage时需要扩容，扩容接口：
void reserve(size_t n) {
if (n > capacity()) {
size_t oldsize = size();
T* tmp = new T[n];
if (_start != nullptr) {
memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * size());
delete[]_start;
}
_start = tmp;
_finish = tmp + oldsize;
_end_of_storage = _start + n;
}
}扩容就是开辟新空间，拷贝数据到新空间，释放旧空间，再让_start 指向新空间就可以了。
最后调整一下新空间对应的_finish 和 _end_of_storage。
接下来就是挪动数据，插入数据就完成了。这里挪动数据比较方便，也不用考虑边界，因为是指针。
iterator end = _finish - 1;
while (end >= pos) {
*(end + 1) = *(end);
--end;
}
*pos = x;
_finish++;整体代码：
void insert(iterator pos, const T& x) {
assert(pos >= _start);
assert(pos < _finish);
if (_finish == _end_of_storage) {
size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : 2 * capacity();
reserve(newcapacity);
}
iterator end = _finish - 1;
while (end >= pos) {
*(end + 1) = *(end);
--end;
}
*pos = x;
_finish++;
}尝试测试运行：
vector a;
a.push_back(1);
a.push_back(1);
a.push_back(1);
a.push_back(1);
for (auto e : a) {
cout << e << " ";
}
cout << endl;
a.insert(a.begin(), 0);
for (auto e : a) {
cout << e << " ";
}
cout << endl;
} 
我们进行头插，发现程序崩溃了，调试程序锁定错误原因在扩完容后pos越界了：
在扩容执行之前，pos还未越界，尚在 [_start,_finish)范围内
当扩容执行后，pos不在上面范围内越界了，此时就是个野指针，程序崩溃。
那为什么pos会越界变成野指针呢？
————问题肯定在于扩容，如果先给足空间不扩容，上述代码头插是不会有问题的。
在扩容的时候，_start旧空间被释放了，而pos迭代器是指向_start的，所以释放完后pos就变成了野指针。
针对这种情况，在扩容后重新设置pos指向，让它指向新空间正确的位置就可以了：
void insert(iterator pos, const T& x) {
assert(pos >= _start);
assert(pos < _finish);
if (_finish == _end_of_storage) {
size_t len = pos - _start;
size_t newcapacity = capacity() == 0 ? 4 : 2 * capacity();
reserve(newcapacity);
pos = _start + len;
}
iterator end = _finish - 1;
while (end >= pos) {
*(end + 1) = *(end);
--end;
}
*pos = x;
_finish++;
}情况二：外部迭代器失效
还是野指针导致的迭代器失效。
通过算法库的find函数查找指定位置插入：
vector::iterator it = find(a.begin(), a.end(), 1);
if (it != a.end()) {
a.insert(it, 2);
}
for (auto e : a) {
cout << e << " ";
}
cout << endl; 
这样可以实现find + insert的操作，那么插入完后还可以使用 it 吗？
似乎没问题，编译器也没报错。实际上这里是不可以再使用 it 的，此时 it 其实已经越界了，是个野指针，和上面问题一样，迭代器已经失效。
有人会问：上面不是已经解决越界问题了吗？扩容后pos位置重新调整了，为什么还会越界？
————因为pos是形参，函数内形参的改变对外面的实参没有影响，调整了pos不代表外面实参it也会调整。
那么为什么编译器没有报错呢？————对于越界编译器是抽查，并不是一定能检查出来的，临近位置可能检查的出来，但大概率还是检查不出来。这不意味着越界没事，相反这种不搞错的潜在危险更可怕，它会悄悄在你意想不到的地方造成严重问题。
因此这里不要继续使用it，即使没有越界也不要使用！
迭代器无法遍历所有有效空间位置
该问题主要是由erase函数引发的，下面我在VS2019 和 Linux 两个平台下分别进行测试。
VS2019平台下：
vector v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
std::vector::iterator it = v.begin();
while (it != v.end()) {
if ((*it) % 2 == 0) {
v.erase(it);
}
++it;
}
for (auto e : v) {
cout << e << " ";
}
cout << endl; 创建一个顺序表v，里面元素{1,2,3,4}; 通过迭代器从头遍历，如果是偶数就删除。
运行起来结果程序崩溃。
在Linux平台下：
报错：段错误。一般来说这种错误是越界造成的。
我们来看一下是哪里的原因：
erase实现代码（我们写的不带返回值的简化版本）：
void erase(iterator pos) {
assert(pos >= _start);
assert(pos < _finish);
iterator begin = pos + 1;
while (begin < _finish) {
*(begin-1) = *(begin);
++begin;
}
_finish--;
}所谓删除其实就是挪动数据从后往前覆盖。
上述情况下会出现 it 跑到 _finish后面的情况，从而 it 碰不到 _finish程序崩溃。
如果vector
VS2019平台下：
依旧程序崩溃。
Linux平台下：
结果是 1 3 5，与VS2019下不一样，这是怎么回事？
————这是由于VS和Linux两者使用的库不一样，VS是PJ版，检查比较严格，它的迭代器实现不是原生指针实现，而是将迭代器封装成一个类，并做了很多处理(包括很多操作符重载)；
Linux的g++编译器使用的库检查相对没有那么严格，与我们上面实现类似。我们来看一下这种情况下为什么Linux下能编译通过（我的底层实现就是按Linux使用的库写的）
这样刚好能覆盖删除所有偶数并且结束循环，可以说是巧合情况，至于VS2019下为什么报错刚刚已经说过是实现方式不同检查严格。
如果vector
VS2019下依旧跑不过，Linux下编译通过但是结果不对：
预期答案是1 3 5 ，这里少删除了4，还是画图解释：
那么让 it 在奇数的情况下++，偶数的情况下不动就可以避免这种情况的发生：
std::vector::iterator it = v.begin();
while (it != v.end()) {
if ((*it) % 2 == 0) {
v.erase(it);
}
else{
++it;
}
}
for (auto e : v) {
cout << e << " ";
}
cout << endl; 修改成功！
但是这种修改并不能保证其他情况下的正确性，所以得找一个能解决所有场景的方法。
我们来看一下库里是怎么解决的：
库里是通过返回迭代器解决的，这样就可以通过返回值更新迭代器的位置从而使得 it 能指向所有有效位置。返回值返回的迭代器是删除元素的下一个位置。
完整代码：
iterator erase(iterator pos) {
assert(pos >= _start);
assert(pos < _finish);
iterator begin = pos + 1;
while (begin < _finish) {
*(begin-1) = *(begin);
++begin;
}
_finish--;
return pos;
} void Test3() {
vector v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
v.push_back(4);
v.push_back(5);
vector::iterator it = v.begin();
while (it != v.end()) {
if ((*it) % 2 == 0) {
it = v.erase(it);
}
else {
++it;
}
}
for (auto e : v) {
cout << e << " ";
}
cout << endl;
} 结果：