Question

我有两个关于迭代器的问题。

我认为一旦你定义了一个STL容器的迭代器，例如向量或列表，如果你向容器添加元素，那么这些迭代器将无法访问它们。但是下面的代码定义了五个元素的列表，然后在每个循环迭代中添加另一个元素并导致无限循环：

#include <iostream>
#include <list>

using namespace std;

int main()
{
    list<int> ls;

    for(int i = 0; i < 5; i++)
    {
        ls.push_back(i);
    }

    int idx = 0;

    for(list<int>::iterator iter = ls.begin(); iter != ls.end(); iter++)
    {
        cout << "idx: " << idx << ", *iter: " << *iter << endl;
        ls.push_back(7);
        idx++;
    }
}

但是，对矢量执行相同操作会导致错误：

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

int main()
{
    vector<int> vec;

    for(int i = 0; i < 5; i++)
    {
        vec.push_back(i);
    }

    int idx = 0;

    for(vector<int>::iterator iter = vec.begin(); iter != vec.end(); iter++)
    {
        cout << "idx: " << idx << ", *iter: " << *iter << endl;
        vec.push_back(7);
        idx++;
    }
}

我认为当向量容器必须调整大小时，它会以2的幂为单位并且位于新的内存区域，这就是为什么在添加时不应该为向量定义迭代器的原因它的元素（因为迭代器不会传递到新的内存位置）。例如，我认为在调用push_back函数之后，包含16个元素的向量将被分配32个元素的空间，并且将重新定位整个向量。但是，以下代码没有发生这种情况。我错了吗？
```
#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

int main()
{
    vector<int> vec;

    for(int i = 0; i < 4; i++)
    {
        vec.push_back(i);
        cout << "address of vec: " << &vec << ", capacity: " << vec.capacity() << endl;
    }



    for(int i = 0; i < 20; i++)
    {
        vec.push_back(i);
        cout << "address of vec: " << &vec << ", capacity: " << vec.capacity() << endl;
    }
}
```

Answer 1

不同容器的迭代器具有不同的属性。 Here are the iterator invalidation rules

列表循环：当您按下list时，所有以前的迭代器仍然有效。如果你每次迭代前进一个，你也永远不会达到目的，显然你也会添加一个新元素。

向量循环：对于向量，一旦push_back导致新大小超过旧容量，则迭代器无效。一旦发生这种情况，使用iter是未定义的行为（您可能会崩溃）。

我认为当必须调整矢量容器大小时，它会这样做在2的幂，并位于一个新的记忆区域

标准未指明。当大小超过旧容量时，C ++标准库的某些实现会使向量的容量加倍，而其他实现则以不同的速率增长。

Answer 2

第一个问题的答案包含在你的第二个问题中。

至于第二个问题，那么实现定义了向量如何分配内存。每次耗尽时，没有必要将内存的大小加倍。

Answer 3

对于迭代器的有效性以及对元素的指针/引用，不同的容器通常有不同的保证：

对于std::list<T>，元素的迭代器和指针/引用保持有效，直到相应的节点被删除或std::list<T>存在。
对于std::vector<T>，有效性更复杂：
1. 迭代器和指针/引用有效性是相同的（我将只使用下面的迭代器）。
2. 当std::vector<T>需要调整其内部缓冲区大小时，即插入超出容量时，所有迭代器都无效。当超出容量并分配多少内存取决于实现（唯一的要求是容量呈指数级增长，2倍是合理的选择，但还有很多其他选择）。
3. 在插入点之前插入std::vector<T>所有迭代器时保持有效，除非需要重新分配。
4. 当擦除std::vector<T>擦除点之后的所有迭代器时无效。

其他容器有不同的有效性约束（例如std::deque<T>使迭代器无效，但可以使指针/引用保持有效）。

列出迭代器与矢量迭代器

3 个答案: