在 std::vector::begin() 之前递减 std::vector::iterator

Question

遵循向量上的“迭代时删除”模式之一，我不明白为什么这段代码有效，或者它是否使用了未定义的行为：

守则：

#include <vector>
#include <iostream>

int main(int argc, char* argv[], char* envz[])
{
  std::vector<std::string> myVec;
  myVec.push_back("1");
  myVec.push_back("2");
  myVec.push_back("3");

  for (std::vector<std::string>::iterator i = myVec.begin();
       i != myVec.end();
       ++i)
  {
    if ("1" == *i)
    {
      std::cout << "Erasing " << *i << std::endl;
      i = myVec.erase(i);
      --i;
      continue;
    }
    std::cout << *i << std::endl;
  }

  return 0;
}

输出：

>g++ -g main.cpp
>./a.out 
Erasing 1
2
3

问题：

考虑 for 循环的第一次迭代：

• i 是 myVec.begin()，它“指向”1。
• 我们进入条件块。
• 1 被擦除，i 被设置为被擦除元素的后一位，即2，现在 myVec.begin() 也指向它
• 我递减i，所以现在它指向... myVec.begin() 之前的一个？？？

我很困惑为什么这似乎有效，正如输出所证明的那样，但是递减迭代器感觉有些可疑。如果条件为if ("2" == *i)，则此代码很容易合理化，因为迭代器减量仍将其放置在向量中的有效条目处。 IE。如果我们有条件地删除2，i 将被设置为指向3，但随后手动递减并因此指向1，然后是for循环递增，将其设置为指向3再次。有条件地擦除最后一个元素同样容易理解。

我还尝试了什么：

这个观察让我假设在 vector::begin() 之前递减是幂等的，所以我尝试添加一个额外的递减，如下所示：

#include <vector>
#include <iostream>

int main(int argc, char* argv[], char* envz[])
{
  std::vector<std::string> myVec;
  myVec.push_back("1");
  myVec.push_back("2");
  myVec.push_back("3");

  for (std::vector<std::string>::iterator i = myVec.begin();
       i != myVec.end();
       ++i)
  {
    if ("1" == *i)
    {
      std::cout << "Erasing " << *i << std::endl;
      i = myVec.erase(i);
      --i;
      --i;      /*** I thought this would be idempotent ***/
      continue;
    }
    std::cout << *i << std::endl;
  }

  return 0;
}

但这导致了段错误：

Erasing 1
Segmentation fault (core dumped)

有人可以解释为什么第一个代码块有效，特别是为什么擦除第一个元素后的单个减量有效吗？

Answer 1

不，您的代码具有未定义的行为：如果i == myVec.begin()，则i = myVec.erase(i); 导致i 再次成为myVec.begin() 的（新值），而--i 具有未定义的行为，因为它超出了有效范围迭代器的范围。

如果您不想使用擦除删除习语（即myVec.erase(std::remove(myVec.begin(), myVec.end(), "1"), myVec.end())），则手动循环时变异如下所示：

for (auto it = myVec.begin(); it != myVec.end(); /* no increment! */) {
  if (*it == "1") {
    it = myVec.erase(it);
  } else {
    ++it;
  }
}

无论如何，这里和您的原始代码中的关键点是erase 使迭代器无效，因此必须在擦除后为迭代器重新分配一个有效值。这要归功于erase 的返回值，这正是我们需要的新的、有效的迭代器。

Answer 2

这可能在某些编译器中有效，但在其他编译器中可能会失败（例如，编译器实际上可能会在运行时检查您没有在 begin() 下递减并在这种情况下抛出异常 - 我相信至少有一个编译器会这样做，但是不记得是哪一个了）。

在这种情况下，一般模式不是在 for 中递增，而是在循环内递增：

  for (std::vector<std::string>::iterator i = myVec.begin();
       i != myVec.end();
       /* no increment here */)
  {
    if ("1" == *i)
    {
      std::cout << "Erasing " << *i << std::endl;
      i = myVec.erase(i);
      continue;
    }
    std::cout << *i << std::endl;
    ++i;
  }

使用向量，错误的迭代实际上可能在更多情况下有效，但如果你尝试这样做，你会遇到非常糟糕的时间，例如std::map 或 std::set。

Answer 3

这里的关键是递减后的continue。 通过调用它，++i 将在取消引用 i 之前由循环迭代触发。