使用vector <> :: push_back（）時如何使用向量迭代器

Question

為了簡單起見，我將堅持使用vector<int>但是我認為這適用於任何vector<T>對象。

如果我使用vector<int>::iterator跟蹤int向量中的某個位置，然后使用vector<int>::push_back() ，則迭代器變得一文不值。 意思是，我不能使用&取消引用它的地址。 一旦我按以下含義打印了某些對象的地址，便會找到直接原因：

vector<int> my_vec(1); //my_vec[0] = 0

vector<int>::iterator it = my_vec.begin(); //it -> my_vec[0], *it = my_vec[0] = 0

cout << "&my_vec = " << &my_vec << "\n";
cout << "&my_vec[0] = " << &my_vec[0] << "\n";
cout << "&it = " << &it << "\n"; //prints address, all good
cout << "*it = " << *it << "\n"; //prints 0, all good

cout << "\n\n" << pushing back..." << "\n\n";
my_vec.push_back(1);

cout << "&my_vec = " << &my_vec << "\n"; //same as before push_back()!
cout << "&my_vec[0] = " << &my_vec[0] << "\n"; //different from before push_back()!!
cout << "&it = " << &it << "\n"; //same as before push_back()
//cannot do &it or *it

因此，顯然it的地址沒有改變，但是push_back()在內存中移動了東西，現在my_vec的不同“元素”的my_vec也發生了變化。 my_vec [i]具有新地址這一事實對我來說很有意義，但隨后我有以下問題：

1）為什么my_vec的地址my_vec更改？ 看來，如果push_back()導致my_vec[i]的地址發生更改，它也應該更改整個對象的地址。 對於數組， my_array是指向my_array[0]的指針，因此我可以想象一個操作，該操作將更改每個my_array[i]的地址並更新該指針以指向my_array[0]的新地址，但指向my_array指針的地址作為一個對象本身就不會改變。 但是my_vec在任何意義上都不是指向my_vec[0]的指針，因此我感到困惑，為什么my_vec[i]的地址會更改，但對象my_vec不會更改。

2）為什么vector<int>內部的任何更改my_vec[i]地址的my_vec[i] （例如push_back() ）也不能正確地“更新”任何迭代器？ 這似乎是個好主意？ 沒有？

3）既然它是＃2，並且當我調用push_back()時我的迭代器變得一文不值，處理此問題的正確方法是什么？ 如果需要使用push_back()是否應該不使用迭代器？ 如果有人要抱怨使用迭代器和push_back()用例是什么，我為簡潔起見就將其排除在外，但它基本上是使用vector<int>實現堆棧的，而我使用的是迭代器來跟蹤頂部的堆棧。 由於我不希望以固定的大小開始，因此當迭代器命中my_vec.end()時，我嘗試使用push_back()擴大堆棧。 但我認為這通常是一個有效的問題。

非常感謝您的幫助！

Answer 1

為什么my_vec的地址my_vec更改？

因為矢量對象本身仍然是同一地址的同一對象。 重新分配會更改其管理的動態數組的地址，而不是管理該數組的矢量對象的地址。

為什么vector<int>內部的任何更改my_vec[i]地址的my_vec[i] （例如push_back() ）也不能正確地“更新”任何迭代器？ 這似乎是個好主意？ 沒有？

那會帶來（也許很大）的運行時成本。 向量要么必須跟蹤所有迭代器（需要動態存儲，每次創建迭代器時都要分配內存，並且在向量更改時更新所有向量），要么每個迭代器都需要引用容器，並在每次訪問時進行檢查，並且不能實現為簡單的指針。 C ++通常會在可能的情況下避免運行時成本，尤其是在這種情況下，這種情況幾乎總是不必要的。

解決這個問題的正確方法是什么？

有多種選擇。 您可以存儲索引而不是迭代器。 您可以使用帶有穩定迭代器的std::list類的容器（盡管效率可能較低）。 如果可以在數組的大小上設置上限，則可以保留該數量，以便不需要重新分配。 您可以編寫自己的容器（或適配器）來自動更新迭代器。 對於您的堆棧，如果確實是一個堆棧，則不需要跟蹤向量的末尾，因此根本不需要存儲迭代器。 或者您可以使用std::stack而不是重新發明它。

是否有其他vector<T>成員函數（除了顯而易見的成員函數）對迭代器有影響？

當任何操作導致向量超出其當前容量時，迭代器將因重新分配而無效。 您可以使用reserve功能控制容量。

同樣，擦除元素會使引用被擦除元素或序列中后續元素的任何迭代器無效。

Answer 2

為什么my_vec的地址沒有更改？

std::vector中內存的重新分配發生在其內部緩沖區中，該緩沖區保存其元素而不是對象本身（即，不是std::vector本身）。 考慮以下玩具示例：

template<typename T>
class vector {
  T *buffer;
  ...
public:
  ...
};

如果我定義了一個vector對象（例如， vector<int> v ），則對象v具有一個地址。 當由於插入或擦除而發生重新分配時，更改的不是v的地址，而是其成員變量buffer的值（即， buffer將指向新的地址位置）。

為什么vector內部的任何更改my_vec [i]地址的操作（例如push_back（））也不能正確地“更新”任何迭代器？

迭代器無效的問題是眾所周知的，在必須處理此類情況時應采取預防措施。

是否還有其他矢量成員函數（除了明顯的成員函數之外）會對迭代器產生影響？ 它取決於T嗎？

是的，有（例如std::vector::insert ， std::vector::erase ）。 不，它不依賴於T （即std::vector元素的類型）。