為什么std :: vector :: insert會在插入點之后使所有迭代器無效

Question

當insert到std::vector ，C ++標准確保插入點之前的所有迭代器保持有效，只要capacity沒有用完（參見[23.2.4.3/1]或std :: vector iterator invalidation ）。

在插入點保持有效（如果容量沒有用盡）之后不允許迭代器的原因是什么？ 當然，然后他們會指向一個不同的元素，但是（從std::vector的假定實現），仍然可以使用這樣的迭代器（例如取消引用它或遞增它）。

Answer 1

您似乎在想一個“無效”迭代器，因為只有一個會在使用時引發崩潰，但標准的定義更廣泛。 它包括迭代器仍然可以安全地解除引用的可能性，但不再指向它預期指向的元素。 （這是觀察的特殊情況，“未定義的行為” 並不意味着“您的程序將立即崩潰”;它也可能意味着“您的程序將默默地計算錯誤的結果”，甚至“在此實現中不會發生任何明顯的錯誤” “。）

更容易證明為什么這是erase問題：

#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 ++的典型實現中，這個程序不會崩潰，但它會打印0 1 2 3 4 6 ，而不是0 1 2 3 6 ，因為可能會打算刪除前4 無效的 p - 通過在第二個4推進它。

您的C ++實現可能有一個特殊的“調試”模式，在該模式下，該程序在運行時會崩潰。 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

請理解該程序無論如何都會引發未定義的行為。 只是在調試模式下，未定義行為的后果更為顯着。

Answer 2

向量會動態增長，因此當您按下向量時，如果項目沒有空間，則需要為其分配內存。 標准要求vector必須將其元素存儲在連續的內存中，因此在分配內存時，必須足以存儲所有現有元素和新元素。

向量不知道自身的任何迭代器，因此無法將它們更新為新的元素存儲。 因此，在重新分配內存后，迭代器無效。

Answer 3

迭代器可能引用不同的元素就足以使它們失效。 迭代器應該在其有效生命周期的持續時間內引用相同的元素。

你是對的，在實踐中，如果你要取消引用這樣的迭代器，你可能不會遇到任何崩潰或鼻子惡魔，但這並不能使它有效。

Answer 4

向量不知道哪些迭代器存在。 然而，插入元素后元素的內存位置發生了變化。 這意味着，需要更新迭代器以反映它們保持有效的更改。 但是向量無法執行此更新，因為它不知道存在哪些迭代器。