C++ 容器库的迭代器安全性的保证

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发布时间：2024-05-29 09:15:02

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c++ 容器库提供以下机制确保迭代器的安全性：1. 容器不变性保证；2. 复制迭代器；3. 范围 for 循环；4. const 迭代器；5. 异常安全。

C++ 容器库的迭代器安全性的保证

在 C++ 中，容器库提供了迭代器，允许我们遍历容器中的元素。为了防止迭代期间容器的意外修改，C++ 容器库提供了多项机制确保迭代器的安全性。

1. 容器不变性保证

当一个容器处于有效状态时，它的内容、大小和元素顺序是确定的。容器库确保在迭代期间保持此不变性。当尝试向迭代的容器添加或删除元素时，迭代器会失效。例如：

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std::vector v{1, 2, 3};
for (std::vector::iterator it = v.begin(); it != v.end(); ++it) {
  v.push_back(4); // 迭代器无效，引用不再有效
}

2. 复制迭代器

在 C++ 中，迭代器可以被复制，创建指向同一元素的新迭代器。这允许我们创建迭代器的副本，并在容器发生意外修改时继续使用它们。复制迭代器不受对原始容器的修改的影响，即使原始容器已更改或失效。

3. 范围 for 循环

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范围 for 循环隐式使用复制迭代器，允许我们遍历容器中的元素，而不必担心容器的修改会影响迭代。

for (int& elem : v) {
  // 使用 elem...
  v.push_back(4); // 不会影响范围 for 循环
}

4. Const 迭代器

const 迭代器指代容器中的只读元素。尝试通过 const 迭代器修改容器将导致编译时错误。这确保了遍历容器时数据的完整性。

5. 异常安全

容器库在迭代期间检测异常，并自动在异常抛出时使迭代器失效。这防止了对损坏容器的访问。

实战案例：安全地从映射中删除元素

std::map 是一个有序关联容器，允许我们根据键查找值。在迭代映射时，如果我们尝试删除当前迭代的元素，迭代器将失效，因为底层映射已更改。为了安全地删除元素，我们可以使用 erase 方法，该方法返回一个指向已删除元素后继的新的有效迭代器。

std::map m{{1, 10}, {2, 20}, {3, 30}};
for (auto it = m.begin(); it != m.end(); ) {
  if (it->second % 2 == 0) {
    it = m.erase(it); // 返回新的有效迭代器
  } else {
    ++it;
  }
}

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