目錄

1. 什么是迭代器失效？

2. 哪些操作會導致迭代器失效？

2.1?vector?的插入操作（push_back,?insert）

示例：push_back?導致迭代器失效

如何避免？

2.2?vector?的刪除操作（erase,?pop_back）

示例：erase?導致迭代器失效

如何正確刪除？

3. 其他容器的迭代器失效情況

4. 總結

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1. 什么是迭代器失效？

在 C++ 中，迭代器（iterator） 是一種類似指針的對象，用于遍歷 STL 容器（如 vector、list、map 等）。
迭代器失效 是指在對容器進行某些操作（如插入、刪除）后，原本有效的迭代器變得不可用，繼續使用它會導致 未定義行為（Undefined Behavior, UB），如程序崩潰、數據錯誤等

2. 哪些操作會導致迭代器失效？

不同的容器有不同的迭代器失效規則，本文主要討論 vector 的迭代器失效問題。

2.1?vector?的插入操作（push_back,?insert）

當向 vector 插入元素時：

• 如果?size() == capacity()（容量已滿）：
  • vector?會重新分配更大的內存，并拷貝原有數據。
  • 所有迭代器失效（包括?begin(),?end()?等）。
• 如果?size() < capacity()（容量未滿）：
  • 插入點之前的迭代器仍然有效。
  • 插入點及之后的迭代器失效（因為元素可能被移動）。

示例：push_back?導致迭代器失效

vector<int> v = {1, 2, 3};
auto it = v.begin(); // it 指向 1
v.push_back(4);      // 可能觸發重新分配內存
cout << *it;         // ? 危險！it 可能失效

如何避免？

• 提前預留空間（reserve()）：

vector<int> v;
v.reserve(100);    // 預留 100 個元素的空間
auto it = v.begin();
v.push_back(1);    // 不會重新分配，it 仍然有效

• 使用索引代替迭代器（如果允許）。

2.2?vector?的刪除操作（erase,?pop_back）

當從 vector 刪除元素時：

• 被刪除元素的迭代器失效。
• 被刪除元素之后的所有迭代器失效（因為后面的元素會向前移動）。
• 刪除點之前的迭代器仍然有效。

示例：erase?導致迭代器失效

vector<int> v = {1, 2, 3, 4};
auto it = v.begin() + 2; // it 指向 3
v.erase(v.begin() + 1);  // 刪除 2
cout << *it;             // ? 危險！it 已經失效（3 已經前移）

如何正確刪除？

• 使用?erase?的返回值（返回下一個有效迭代器）：

vector<int> v = {1, 2, 3, 4};
auto it = v.begin();
while (it != v.end()) {if (*it % 2 == 0) {it = v.erase(it); // 刪除并更新 it} else {it++;             // 否則正常遞增}
}

反向遍歷（避免迭代器失效）

for (auto it = v.rbegin(); it != v.rend(); ) {if (*it % 2 == 0) {it = vector<int>::reverse_iterator(v.erase(it.base() - 1));} else {it++;}
}

3. 其他容器的迭代器失效情況

容器	插入操作（insert）	刪除操作（erase）
vector	可能失效（取決于容量）	被刪除及后面的失效
deque	可能失效（首尾安全）	被刪除及附近的失效
list	不會失效	僅被刪除的失效
map/set	不會失效	僅被刪除的失效

4. 總結

• vector?插入時：
  • 可能失效（如果觸發重新分配）。
  • 避免方法：提前?reserve()?或使用索引。
• vector?刪除時：
  • 被刪除及后面的迭代器失效。
  • 正確做法：使用?erase?返回值或反向遍歷。
• 其他容器（如?list、map）通常更安全，但仍需謹慎。

最佳實踐：

1. 避免在遍歷時直接修改容器，除非明確知道迭代器是否有效。
2. 盡量使用?range-based for?或算法（如?remove_if），減少手動管理迭代器。
3. 調試時使用?-D_GLIBCXX_DEBUG（GCC）檢測迭代器錯誤。