C++基本语言：1.9迭代器精彩演绎，失效分析及弥补、实战

C++基本语言包含10章节内容，存于C++从入门到精通专栏

目录

一、迭代器简介

二、容器的迭代器类型

三、迭代器begin()/end()、反向迭代器rbegin/rend操作

1．迭代器

1.1begin和end

1.2 反向迭代器 rbegin（）和rend（）

四、迭代器运算符

五、迭代器运算符 const_iterator迭代器（只读）

cbegin和cend

六、迭代器失效

6.1添加元素和从容器中删除元素操作要小心

6.2不同的容器实现机理不同

6.3灾难程序演示

灾难程序演示1

灾难程序演示2

七、范例演示

1）用迭代器遍历string类型数据

2）vector容器常用操作与内存释放

一、迭代器简介

vector是一个容器，里面可以容纳很多对象。

迭代器是一种遍历容器内元素的 数据类型。

这种数据类型感觉有点像指针，读者就理解为迭代器是用来指向容器中的 某个元素 的。

可以通过“[]”（下标）访问string字符串中的字符、访问vector中的元素。

但实际上，在C++中，很少通过下标来访问它们，一般都是采用迭代器来访问（更通用）

因为除了vector容器外，C++标准库中还有几个其他种类的容器。这些容器都可以使用迭代器来遍历其中的元素内容。

string其实是字符串，不属于容器，但string也支持用迭代器遍历。

通过迭代器，可以读取容器中的元素值、修改容器中某个迭代器所指向的元素值。

此外，迭代器可以像指针一样，通过++、--等 运算符从容器中的一个元素移动到另一个元素。

在C++标准库中，还有其他容器如list、 map等都属于比较常用的容器，C++标准库为每个这些容器都定义了对应的一种迭代器类型，有很多容器不支持“[]”操作，但容器都支持迭代器操作。

结论：尽量用迭代器来访问容器中的元素。  

二、容器的迭代器类型

C++标准库为每种容器都定义了对应的迭代器类型。这里就以容器vector为例

这个变量的类型是vector＜int＞::iterator类型

“::iterator”是每个容器（如vector）里面都定义了的一个成员（类型名），这个名字是固定的，请牢记。

在理解的时候，就把整个vector＜int＞::iterator理解成一种类型， 这种类型就专门应用于迭代器，当用这个类型定义一个变量的时候iter，这个变量就是一个迭代器。

三、迭代器begin()/end()、反向迭代器rbegin/rend操作

1．迭代器

每一种容器，如vector，都定义了begin和end的成员函数

1.1begin和end

这两个成员函数正好用来返回迭代器类型。

（1）begin返回一个迭代器类型（就理解成返回一个迭代器）

（2）end返回一个迭代器类型（就理解成返回一个迭代器）

对上面的代码进行跟踪调试，观察begin和end结果可以看到， end（）指向了一个乱数字

（3）如果容器为空，则begin返回的迭代器和end返回的迭代器相同。

结论：end返回的迭代器并不指向容器vector中的任何元素，它起到实际上是一个标志（岗哨）作用，如果迭代器从容器的begin位置开始不断往后游走，也就是不断遍历容器中的元素，那么如果有一个时刻，iter 走到了end位置，那就表示已经遍历完了容器中的所有元素。

（4）写一段代码，传统的通过迭代器访问容器中元素的方法（100，200，300）

1.2 反向迭代器 rbegin（）和rend（）

想从后面往前遍历一个容器，那么反向迭代器就比较方便。

反向迭代器使用的是rbegin成员函数和rend成员函数。

 1）rbegin返回一个反向迭代器类型，指向容器的最后一个元素。

 2）rend返回一个反向迭代器类型，指向容器的第一个元素的前面位置。

范例：运行起来看结果：300、200、100

四、迭代器运算符

（1）*iter：返回迭代器iter所指向元素的引用。（类似于*p）

必须要保证该迭代器指向的是有效的容器元素，不能指向end，因为end是末端元素后面的位置 ，也就是说，end 已 经指向了一个不存在元素 。

（2）++iter/iter++:让迭代器指向容器中的下一个元素。

但是已经指向end的迭代器，不能再++，否则运行时报错。

（3）--iter 和 iter--: 让迭代器指向容器中的前一个元素。

但是已经指向begin的迭代器，不能再--，否则运行时报错。

（4）iter1==iter2或iter1!=iter2：判断两个迭代器是否相等。如果两个迭代器指向的是同一个元素，就相等，否则就不相等。

（5）如何引用结构中的成员

请注意：一定要确保迭代器指向有效的容器中的元素，否则范例中的 这些行为可能会导致意想不到的结果。

还有很多其他运算符，例如迭代器之间可以相减表示两个迭代器之间 的距离，迭代器加一个数字表示跳过多少个元素，不过这些都不常用，不准备逐一介绍，意义也不大。

五、迭代器运算符 const_iterator迭代器（只读）

实际上每种容器还有另外一种迭代器类型，叫作const_iterator

含义：有const 在，一般都表示常量，也就是说值不能改变的意思。

这里的值不能改变表示该迭代器指向的元素的值不能改变，并不表示该迭代器本身不能改变。也就是说，该迭代器是可以不断地指向容器中的下一个元素的。

terator只能从容器中读元素，不能通过该迭代器修改容器中的元素。

所以说，const_iterator更像一个常量指针，而 iterator迭代器是能读能写的。

什么时候用const_iterator呢？

如果这个容器对象是一个常量，那么就必须使用const_iterator，否则报错：

cbegin和cend

C++11引入的两个 新函数cbegin和cend成员函数，与begin、end非常类似。

不管容器是否是常量容器，cbegin、cend返回的都是常量迭代器const_iterator。

六、迭代器失效

6.1添加元素和从容器中删除元素操作要小心

如果在for循环中，通过push_back等手段往容器中增加元素，范围 for循环输出的容器中元素就会混乱，要么有结果但混乱，要么直接崩溃。

其实，范围for语句等价于常规的用迭代器对容器进行操作。

等价于迭代器这种操作方式：

一旦在for循环中增删容器中的元素，就会导致迭代器失效， 整个结果就混乱了。

     其实，任何一种能够改变vector对象容量的操作，如push_back， 都会使当前的vector对象迭代器失效，请读者谨记：在操作迭代器的过程中（使用了迭代器的这种循环体）

千万不要改变vector对象的容量，也就是不要增加或者删除vector容器中的元素。

对于向容器中添加元素和从容器中删除元素操作要小心，因为这些操作可能都会使指向容器元素的迭代器（也包括指针、引用等）失效。

失效就表示它不能再代表任何容器中的元素，一旦使用这种失效的迭代器，就表示程序的书写犯了严重错误，很多情况下都会导致程序崩溃，就好比使用了没有被初始化的指针一样。

6.2不同的容器实现机理不同

（例如有的容器内部数据是连续存储的，插入元素时一旦原有内存不够用，则可能就会导致容器中原有数据全部迁移到一个新内存去，如vector等容器），不同的插入操作、不同的插入位 置，会导致迭代器、指针、引用部分或者全部失效。

甚至在循环体中的诸如vecvalue.end（）代码都会因为插入数据操作导致失效。

另一种情况是删除操作。如果从容器中删除一个元素，那么，当前指向这个被删除元素的迭代器、指针、引用肯定是立即失效，绝不能再引用它们。 此外，不同的容器，针对删除操作，不同的删除位置，也会导致迭代器 、 指 针 、 引用部分或者全部失效 ， 甚 至 在 循 环 体 中 的 诸 如 vecvalue.end（）代码都会因为删除数据操作导致失效。

解决方法就是：

如果在一个使用了迭代器的循环中插入元素到容器， 那只插入一个元素后就应该立刻跳出循环体，不能再继续用这些迭代器操作容器。

效果：

6.3灾难程序演示

灾难程序演示1

下面代码目前一切没有问题：

接着，往循环中增加代码，注意while循环体中代码的变化：

如果有如下需求：

想不断地插入多条数据，并且还希望迭代器不失效，那就得查资料研究，如研究针对vector容器，如何写 insert这段代码，才能让迭代器不失效，让程序安全地运行。看如下代 码，是一种满足连续插入多条数据的解决方案：

相当于每次更新end，防止end失效

insert后返回的还是迭代器，指向（icount+80）

*beg的值依次是：80，81……90

太细节的东西就不过多涉及，迭代器会失效的道理读者都懂了。

一般的做法就是如果这个循环和迭代器有关，基本都只会做插入或删除操作一次，然后会立即break，因为保不准插入或删除操作导致哪个迭代器失效，所以立即break到循环体到外面去。

灾难程序演示2

在一个程序运行结束之前，可能会习惯性地释放掉vector里面的内容。

有些人可能会写出这样的代码来在程序的最后进行释放处理：

运行后程序崩溃。肯定是迭代器失效导致崩溃。那就一定得要小心这种释放代码。

经过分析，erase会返回下一个元素位置，这个位置肯定要想办法保存，但因为这里用的是for循环，for循环里每次还有++iter这种操作，所 以怎样改造能够让它安全释放，这是一个问题。经过思考和研究，找到了 一种写法能够让容器顺利释放：

所以，如果说要把容器一下全部清空，用clear还是其他方法也好， 都还算简单。

可以使用 iv.clear();

但是如果需要用和迭代相关的循环来一个元素一个元素地删除，那一定更要注意。

这里笔者推荐一个简单直接且有效的方法：

七、范例演示

1）用迭代器遍历string类型数据

2）vector容器常用操作与内存释放

实践程序：

假设有一些配置项，配置项里记录一些配置数据，当然这些配置项正常来讲应该写在文件中，这样方便随时修改，但因为是演示目的，就写在代码中即可。

然后是主函数

这里用到了一个函数

看一看conflist容器结构示意图