STL 的 erase() 陷阱-迭代器失效總結

發表於2016-12-25

下面材料整理自Internet&著作。

TL中的容器按儲存方式分為兩類,一類是按以陣列形式儲存的容器(如:vector 、deque);另一類是以不連續的節點形式儲存的容器(如:list、set、map)。在使用erase方法來刪除元素時,需要注意一些問題。

1.list,set,map容器

在使用 list、set 或 map遍歷刪除某些元素時可以這樣使用:

1.1 正確寫法1
1.2 正確寫法2
1.3 錯誤寫法1
1.4 錯誤寫法2
1.5 分析

正確使用方法1:通過erase方法的返回值來獲取下一個元素的位置
正確使用方法2:在呼叫erase方法之前先使用 “++”來獲取下一個元素的位置
錯誤使用方法1:在呼叫erase方法之後使用“++”來獲取下一個元素的位置,由於在呼叫erase方法以後,該元素的位置已經被刪除,如果在根據這個舊的位置來獲取下一個位置,則會出現異常。
錯誤使用方法2:同上。

2. vector,deque容器

在使用 vector、deque遍歷刪除元素時,也可以通過erase的返回值來獲取下一個元素的位置:

2.1 正確寫法

2.2 注意

意:vector、deque 不能像上面的“正確使用方法2”的辦法來遍歷刪除。原因請參考Effective STL條款9。摘錄到下面:

1) 對於關聯容器(如map, set, multimap,multiset),刪除當前的iterator,僅僅會使當前的iterator失效,只要在erase時,遞增當前iterator即可。這是因為map之類的容器,使用了紅黑樹來實現,插入、刪除一個結點不會對其他結點造成影響。

因為iter傳給erase方法的是一個副本,iter++會指向下一個元素。

2)對於序列式容器(如vector,deque),刪除當前的iterator會使後面所有元素的iterator都失效。這是因為vetor,deque使用了連續分配的記憶體,刪除一個元素導致後面所有的元素會向前移動一個位置。還好erase方法可以返回下一個有效的iterator。

3)對於list來說,它使用了不連續分配的記憶體,並且它的erase方法也會返回下一個有效的iterator,因此上面兩種方法都可以使用。

3.迭代器失效的情況

3.1 vector

內部資料結構:陣列。

隨機訪問每個元素,所需要的時間為常量。

在末尾增加或刪除元素所需時間與元素數目無關,在中間或開頭增加或刪除元素所需時間隨元素數目呈線性變化。

可動態增加或減少元素,記憶體管理自動完成,但程式設計師可以使用reserve()成員函式來管理記憶體。

vector的迭代器在記憶體重新分配時將失效(它所指向的元素在該操作的前後不再相同)。當把超過capacity()-size()個元素插入vector中時,記憶體會重新分配,所有的迭代器都將失效;否則,指向當前元素以後的任何元素的迭代器都將失效。當刪除元素時,指向被刪除元素以後的任何元素的迭代器都將失效。

3.2 deque

內部資料結構:陣列。

隨機訪問每個元素,所需要的時間為常量。

在開頭和末尾增加元素所需時間與元素數目無關,在中間增加或刪除元素所需時間隨元素數目呈線性變化。

可動態增加或減少元素,記憶體管理自動完成,不提供用於記憶體管理的成員函式。

增加任何元素都將使deque的迭代器失效。在deque的中間刪除元素將使迭代器失效。在deque的頭或尾刪除元素時,只有指向該元素的迭代器失效。

3.3 list

內部資料結構:雙向環狀連結串列。

不能隨機訪問一個元素。

可雙向遍歷。

在開頭、末尾和中間任何地方增加或刪除元素所需時間都為常量。

可動態增加或減少元素,記憶體管理自動完成。

增加任何元素都不會使迭代器失效。刪除元素時,除了指向當前被刪除元素的迭代器外,其它迭代器都不會失效。

3.4 slist

內部資料結構:單向連結串列。

不可雙向遍歷,只能從前到後地遍歷。

其它的特性同list相似。

3.5 stack

介面卡,它可以將任意型別的序列容器轉換為一個堆疊,一般使用deque作為支援的序列容器。

元素只能後進先出(LIFO)。

不能遍歷整個stack。

3.6 queue

介面卡,它可以將任意型別的序列容器轉換為一個佇列,一般使用deque作為支援的序列容器。

元素只能先進先出(FIFO)。

不能遍歷整個queue。

3.7 priority_queue

介面卡,它可以將任意型別的序列容器轉換為一個優先順序佇列,一般使用vector作為底層儲存方式。

只能訪問第一個元素,不能遍歷整個priority_queue。

第一個元素始終是優先順序最高的一個元素。

3.8 set

鍵和值相等。

鍵唯一。

元素預設按升序排列。

如果迭代器所指向的元素被刪除,則該迭代器失效。其它任何增加、刪除元素的操作都不會使迭代器失效。

3.9 multiset

鍵可以不唯一。

其它特點與set相同。

3.10 hash_set

與set相比較,它裡面的元素不一定是經過排序的,而是按照所用的hash函式分派的,它能提供更快的搜尋速度(當然跟hash函式有關)。
其它特點與set相同。

3.11 hash_multiset

鍵可以不唯一。
其它特點與hash_set相同。

3.12 map

鍵唯一。

元素預設按鍵的升序排列。

如果迭代器所指向的元素被刪除,則該迭代器失效。其它任何增加、刪除元素的操作都不會使迭代器失效。

3.13 multimap

鍵可以不唯一。

其它特點與map相同。

3.14 hash_map

與map相比較,它裡面的元素不一定是按鍵值排序的,而是按照所用的hash函式分派的,它能提供更快的搜尋速度(當然也跟hash函式有關)。

其它特點與map相同。

3.15 hash_multimap

鍵可以不唯一。

其它特點與hash_map相同。

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