C++ 中的容器失效是什么意思？

Question

我今天在 C++ 容器的上下文中了解了术语 invalidation。谁能解释一下是什么意思？

在循环容器时，您似乎不允许以某种方式修改容器的元素。但究竟是什么方式？

请帮助我理解这个话题。

谢谢，博达·赛多。

Answer 1

容器不会失效——引用容器中元素的迭代器会失效。

迭代器是容器中特定项的句柄。只要该项目保留在容器内，并且容器不会在内部重新排列自身，迭代器就有效。当这两种情况之一发生时，迭代器将失效，因为之后迭代器不再作为容器的句柄有效。

使迭代器无效的最明显方法是从集合中删除其引用的项，例如：

std::set<int> s;

s.insert(4);
s.insert(2);

std::set<int>::iterator itr = s.find(4); // itr is a handle to 4

std::cout << *itr << std::endl; // prints 4

s.erase(4); // removes 4 from collection, invalidates itr

std::cout << *itr << std::endl; // undefined behavior

使迭代器无效的更微妙的方法是使容器在内部重新排列自身（例如重新分配其内部存储）。例如，可以通过扩展某些类型的容器来做到这一点：

std::vector<int> v;

v.push_back(4);
v.push_back(2);

std::vector<int>::iterator itr = v.begin(); // itr is a handle to 4

std::cout << *itr << std::endl; // prints 4

v.push_back(12); // MIGHT invalidate itr, if v expands its internal allocation

您可以通过预先保留空间来防止某些容器中出现这种情况：

std::vector<int> v;

v.reserve(3); // Pre-allocate 3 elements

v.push_back(4);
v.push_back(2);

std::vector<int>::iterator itr = v.begin(); // itr is a handle to 4

std::cout << *itr << std::endl; // prints 4

v.push_back(12); // WILL NOT invalidate itr, since it will never cause v to expand

每个 STL 容器的文档应该描述在什么情况下迭代器失效将会或可能发生。

Answer 2

我认为这完全与迭代器无效有关。有几个例子：

std::vector<int> v1(10);
std::vector<int> v2(11);
//1
for (std::vector<int>::iterator it = v1.begin(); it != v2.end(); ++it);
//2
for (std::vector<int>::iterator it = v1.begin(); it != v1.end(); ++it)
{
    v1.erase(it);
}

Answer 3

当底层容器以某种方式发生变化时，某些迭代器会失效。

例如：vector 迭代器在容器大小发生变化时失效。 list 迭代器在底层数据被删除时失效。

这意味着迭代器不再有效。尝试取消引用它可能会导致异常或未定义的行为。无法保证尝试对其进行操作。

Answer 4

如果您有一个对象数组（或列表）并在它们上循环，您删除了一些项目 - 那么数组的简单索引可能无效，但迭代器仍然有效。