为什么std :: vector :: insert会在插入点之后使所有迭代器无效

Question

当insert到std::vector ，C ++标准确保插入点之前的所有迭代器保持有效，只要capacity没有用完（参见[23.2.4.3/1]或std :: vector iterator invalidation ）。

在插入点保持有效（如果容量没有用尽）之后不允许迭代器的原因是什么？ 当然，然后他们会指向一个不同的元素，但是（从std::vector的假定实现），仍然可以使用这样的迭代器（例如取消引用它或递增它）。

Answer 1

您似乎在想一个“无效”迭代器，因为只有一个会在使用时引发崩溃，但标准的定义更广泛。 它包括迭代器仍然可以安全地解除引用的可能性，但不再指向它预期指向的元素。 （这是观察的特殊情况，“未定义的行为” 并不意味着“您的程序将立即崩溃”;它也可能意味着“您的程序将默默地计算错误的结果”，甚至“在此实现中不会发生任何明显的错误” “。）

更容易证明为什么这是erase问题：

#include <vector>
#include <iostream>
int main(void)
{
    std::vector<int> a { 0, 1, 2, 3, 4, 4, 6 };

    for (auto p = a.begin(); p != a.end(); p++) // THIS IS WRONG
        if (*p == 4)
            a.erase(p);

    for (auto p = a.begin(); p != a.end(); p++)
        std::cout << ' ' << *p;

    std::cout << '\n';
}

在C ++的典型实现中，这个程序不会崩溃，但它会打印0 1 2 3 4 6 ，而不是0 1 2 3 6 ，因为可能会打算删除前4 无效的 p - 通过在第二个4推进它。

您的C ++实现可能有一个特殊的“调试”模式，在该模式下，该程序在运行时会崩溃。 例如，使用GCC 4.8：

$ g++ -std=c++11 -W -Wall test.cc && ./a.out
 0 1 2 3 4 6

但

$ g++ -std=c++11 -W -Wall -D_GLIBCXX_DEBUG test.cc && ./a.out
/usr/include/c++/4.8/debug/safe_iterator.h:307:error: attempt to increment 
    a singular iterator.

Objects involved in the operation:
iterator "this" @ 0x0x7fff5d659470 {
type = N11__gnu_debug14_Safe_iteratorIN9__gnu_cxx17__normal_iteratorIPiNSt9__cxx19986vectorIiSaIiEEEEENSt7__debug6vectorIiS6_EEEE (mutable iterator);
  state = singular;
  references sequence with type `NSt7__debug6vectorIiSaIiEEE' @ 0x0x7fff5d659470
}
Aborted

请理解该程序无论如何都会引发未定义的行为。 只是在调试模式下，未定义行为的后果更为显着。

Answer 2

向量会动态增长，因此当您按下向量时，如果项目没有空间，则需要为其分配内存。 标准要求vector必须将其元素存储在连续的内存中，因此在分配内存时，必须足以存储所有现有元素和新元素。

向量不知道自身的任何迭代器，因此无法将它们更新为新的元素存储。 因此，在重新分配内存后，迭代器无效。

Answer 3

迭代器可能引用不同的元素就足以使它们失效。 迭代器应该在其有效生命周期的持续时间内引用相同的元素。

你是对的，在实践中，如果你要取消引用这样的迭代器，你可能不会遇到任何崩溃或鼻子恶魔，但这并不能使它有效。

Answer 4

向量不知道哪些迭代器存在。 然而，插入元素后元素的内存位置发生了变化。 这意味着，需要更新迭代器以反映它们保持有效的更改。 但是向量无法执行此更新，因为它不知道存在哪些迭代器。