如何在循環中處理迭代器？

Question

你好，我在 C++ 入門第 5 版中被要求“編寫一個函數，該函數采用三個字符串，s、oldVal 和 newVal。使用迭代器，插入和擦除函數將 s 中出現的所有 oldVal 實例替換為 newVal。測試你的函數通過使用它來替換常見的縮寫，例如“tho”替換為“though”，“thru”替換為“through”。”

我試過這個：

void set_str(string& s, const string& oldVal, const string& newVal) {

    for (auto it = s.begin(); it != s.end(); ++it) {
        auto it2 = oldVal.begin();
        for (; it2 != oldVal.end() && *it == *it2; ++it, ++it2)
            ;
        if (it2 == oldVal.end()) {
            it = s.erase(it - (oldVal.size()), it);
            it = s.insert(it, newVal.begin(), newVal.end());
            it += newVal.size();
        }

    }
}

int main() {

    string oldVal = "good";
    string newVal = "gud";
    string s = "C++ is really a good programming language, it is not only good in its performance \
but also good in dealing with real world problems";

    set_str(s, oldVal, newVal);

    cout << s << endl;

}

• 該程序運行良好，但我想知道在函數set_str中操作迭代器是否有效，或者我是否正在觸發 UB？ 謝謝！。 非常歡迎任何其他建議。

這是輸出：

C++ is really a gud programming language, it is not only gud in its performance but also gud in dealing with real world problems

Answer 1

你很接近，但你還沒有完全到那里。

當oldVal位於字符串末尾時會出現問題。 然后將it放在修改后的字符串的末尾，然后在for循環的末尾增加它。 結果：UB（我測試時出現分段錯誤）。 同樣的一比一錯誤意味着當輸入字符串中有多個匹配項時，邏輯不太正確。

幸運的是，解決方案很簡單。 只需更換：

it += newVal.size();

和

it += newVal.size() - 1;

現場演示（嘗試刪除 -1 並重新運行代碼）。

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編輯：作為OP指出，還有一個問題，如果oldVal是長於剩余的字符數s ，其余字符匹配s 。 為了解決這個問題，只需檢查oldVal是否oldVal都比s剩余的字符數長，如果是，則退出：

for (auto it = s.begin(); it != s.end(); ++it) {
    if (oldVal.length() > (size_t) (s.end() - it))
        return;
    ...

現場演示

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編輯 #2：為了解決 oldVal 為空或 newVal 為空的問題，我真誠地希望這里是最終的、完全健壯的版本：

using namespace std;

void set_str(string& s, const string& oldVal, const string& newVal) {

    if (oldVal.length() == 0)
        return;

    int delta_it;
    for (auto it = s.begin(); it != s.end(); it += delta_it) {
        if (oldVal.length() > (size_t) (s.end() - it))
            return;

        auto it2 = oldVal.begin();
        for (; it2 != oldVal.end() && *it == *it2; ++it, ++it2)
            ;

        delta_it = 1;
        if (it2 == oldVal.end()) {
            it = s.erase(it - (oldVal.size()), it);
            it = s.insert(it, newVal.begin(), newVal.end());
            delta_it = newVal.size();
        }
    }
}

不使用using namespace std的通常警告適用。

現場演示

Answer 2

在某些情況下，代碼具有未定義的行為。

第一個嵌套循環根據oldVal的字符數遞增it ，但it是來自完全不同的字符串 ( s ) 的迭代器。 因此，該循環可以it到達並通過s的末尾。

顯然，這不會在所有情況下都發生，但構造一個例子並不困難， it會遞增直到它等於s.end()並被取消引用。

Answer 3

使用索引實現此代碼比使用迭代器更容易和更安全，事實上，像string::insert或string::erase帶有索引的版本對於采用std::size_t count的版本無關緊要，因為它保證執行它的工作到大小。 這意味着不要取消引用或索引不存在的元素。 但是，正如您使用迭代器所問的那樣，假設用戶的每一個可能輸入並確保不增加end或減少begin迭代器，這有點復雜。

我已經看到了“C++ 5ed”練習的答案，但在某些情況下它也會導致 UB。

但是，我已經嘗試為您處理最可能的輸入字符串情況詳細說明一個示例：

void set_str(string& s, const string& oldVal, const string& newVal) {
    if (s.empty() || oldVal.empty() || oldVal.size() > s.size())
        return;
    for (auto it = s.begin(); it != s.end(); ) {
        if (oldVal.size() > (size_t)(s.end() - it) )
            return ;
        if (string(it, it + oldVal.size()) == oldVal) {
            cout << "found: " << (it - s.begin()) << endl;
            it = s.erase(it, it + oldVal.size());
            it = s.insert(it, newVal.begin(), newVal.end());
            it += newVal.size();
        }
        else
            ++it;
    }
}

正如您在第一行中看到的那樣，我們檢查s是否為空，因此無需執行其余操作，因此如果oldVal為空，則直接返回也無需繼續，這意味着無需繼續。 但是newVal可以為空，在這種情況下我們只想刪除s的oldVal實例。

• 此外，如果oldVal的大小大於s的返回值，也直接因為任何子字符串都比作為子字符串形式的字符串短。

• 我只使用了一個for循環來檢查it是否是 one-past-end，在它的頭中它也不會增加it因為如果找到了oldVal那么它肯定會被newVal替換並因此更新和沒有必要提前它。 只有在s沒有找到oldVal我們才會推進它。

• 此外，如果oldVal的大小大於迭代器s.end() - it范圍表示的子字符串s.end() - it在循環內將導致函數返回，這意味着它幾乎在s的末尾，我們沒有想要將它增加到最后一個元素。 這意味着it + oldVal.size是n位置的過尾迭代器，這意味着 UB。 這確保it應該在s.end() - oldVal.size()位置停止前進。

• 有趣的是我沒有使用內部循環從s開始構建一個子字符串，從it表示的位置到 it + oldVal.size()而是我們從迭代器表示的字符范圍創建一個臨時字符串it, it + oldVal.size() from s然后與oldVal比較：

• 如果臨時字符串等於oldVal那么我們將它從s ( it, it + oldVal.size() ) 中刪除並更新it以定位擦除后的第一個字符。

• 我們在那個位置之前插入newVal然后我們增加it newVal的位置。 newVal是否為空並不重要。

• 否則，如果在s沒有找到oldVal ，我們只需增加it 。

• 記住這一點：當且僅當沒有找到oldVal ，我們才會增加it ，這意味着沒有擦除或插入，因此它沒有失效。 如果找到，我們將處理它的定位，但不會在for-loop再次增加它

現在是時候搞亂驅動程序中的set_str了：

    int main() {

        string oldVal = "a";
        string newVal = "";
        string s = "aa";

        set_str(s, oldVal, newVal);

        std::cout << "s: " << s << std::endl;

    }

為s, oldVal, newVal嘗試盡可能多的輸入，看看它是否會導致 UB。