记录C++中，vector的迭代器在push_back以后扩容导致迭代器失效的问题

前言

vector是我们用到最多的数据结构，其底层数据结构是单端动态数组，由于数组的特点，vector也具有以下特性： ①O(1)时间的快速访问； ②顺序存储，所以插入到非尾结点位置所需时间复杂度为O(n)，删除也一样； ③扩容规则：当我们新建一个vector的时候，会首先分配给他一片连续的内存空间，如std::vector vec，当通过push_back向其中增加元素时，如果初始分配空间已满，就会引起vector扩容，其扩容规则在gcc下以2倍方式完成：

首先重新申请一个2倍大的内存空间；
然后将原空间的内容拷贝过来；
最后将原空间内容进行释放，将内存交还给操作系统；

注意事项 ：根据vector的插入和删除特性，以及扩容规则，我们在使用vector的时候要注意，在插入位置和删除位置之后的所有迭代器和指针引用都会失效，同理，扩容之后的所有迭代器指针和引用也都会失效。

原文链接：https://blog.csdn.net/qq_45311905/article/details/117020436

问题1：使用{}赋值，会丧失扩容功能

vector的最原始大小是0，如果使用{}方法去赋值，那么会丧失扩容功能

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
	std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
	
	// 获取第二个元素的迭代器
	auto it = numbers.begin() + 1;
	
	// 在第二个位置插入一个新元素，导致vector扩容
	numbers.insert(numbers.begin() + 1, 10);
	
	// 尝试访问迭代器指向的元素，会导致未定义行为    会打印随机值
	std::cout << "Value at iterator: " << *it << std::endl;
	
	// 实际值：
	std::cout << "Value at iterator: " << numbers[1] << std::endl;
	
	return 0;
}

会发现打印随机值

如果不使用{}就没问题：

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
	std::vector<int> numbers;
	numbers.push_back(1);
	numbers.push_back(2);
	numbers.push_back(3);
	numbers.push_back(4);
	numbers.push_back(5);
	
	
	// 获取第二个元素的迭代器
	auto it = numbers.begin() + 1;
	
	// 在第二个位置插入一个新元素，导致vector扩容
	numbers.insert(numbers.begin() + 1, 10);
	
	// 尝试访问迭代器指向的元素，会导致未定义行为    会打印随机值
	std::cout << "Value at iterator: " << *it << std::endl;
	
	// 实际值：
	std::cout << "Value at iterator: " << numbers[1] << std::endl;
	
	return 0;
}

问题2：在push_back()以后，继续使用迭代器会触发扩容导致迭代器失效

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
	std::vector<int> numbers;
	
	size_t max_capacity = 0;
	
	
	max_capacity = numbers.capacity();
	std::cout<<"max:"<<max_capacity<<std::endl;		// 0
	
	// 第一次添加数据，会导致第一次扩容
	numbers.push_back(100);
	auto it = numbers.begin() + 0;
	std::cout<<"*it："<<*it<<std::endl;
	std::cout<<"number[0]："<<numbers[0]<<std::endl;
	std::cout<<std::endl;
	
	// 第二次添加数据，会导致第二次扩容，迭代器失效，下标法不会失效
	numbers.push_back(2);
	max_capacity = numbers.capacity();
	std::cout<<"max:"<<max_capacity<<std::endl;
	std::cout<<"*it："<<*it<<std::endl;
	std::cout<<"number[0]："<<numbers[0]<<std::endl;
	it = numbers.begin() + 0;
	std::cout<<"new *it："<<*it<<std::endl;
	std::cout<<std::endl;
	
	// 第三次添加数据，会导致第三次扩容，但是发现迭代器并没有失效，下标法不会失效
	numbers.push_back(2);
	numbers.push_back(2);
	numbers.push_back(2);
	numbers.push_back(2);
	max_capacity = numbers.capacity();
	std::cout<<"max:"<<max_capacity<<std::endl;
	std::cout<<"*it："<<*it<<std::endl;
	std::cout<<"number[0]："<<numbers[0]<<std::endl;
	it = numbers.begin() + 0;
	std::cout<<"new *it："<<*it<<std::endl;
	std::cout<<std::endl;
	
//  因为一种在增加，所以发现程序所占内存越来越大	
//	for (int i = 1; ; ++i) {
//		numbers.push_back(i);
//		if (numbers.size() > numbers.capacity()) {
//			max_capacity = numbers.size() - 1;
//			break;
//		}
//	}
	
	return 0;
}

原因是，在最开始的时候，vector的容量是0，随着push-back，会不断 x2 的去增加容量，但是增加容量的时候，最开始获取的迭代器指针去获取数据的方式就失效了，不过好在使用下标并不会失效。