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目录
[1.1 还在被冗长源码"劝退"？试试这款阅读神器Source Insight，让你效率翻倍](#1.1 还在被冗长源码“劝退”？试试这款阅读神器Source Insight，让你效率翻倍)
[1.2 如何高效阅读源码？一套从"骨架"到"血肉"的实战方法](#1.2 如何高效阅读源码？一套从“骨架”到“血肉”的实战方法)
[1.3 庖丁解牛：如何高效阅读一段源码？](#1.3 庖丁解牛：如何高效阅读一段源码？)
[1.3.2 注意](#1.3.2 注意)
[1.3.3 补充](#1.3.3 补充)
[1.4 攻克STL源码：构建你的系统性阅读路线图与方法论](#1.4 攻克STL源码：构建你的系统性阅读路线图与方法论)
[二、告别vector：vector 迭代器失效问题](#二、告别vector：vector 迭代器失效问题)
[2.1 insert失效问题](#2.1 insert失效问题)
[2.1.1 insert](#2.1.1 insert)
[2.1.2 插入数据](#2.1.2 插入数据)
[2.2 指定位置元素的删除操作------erase失效问题](#2.2 指定位置元素的删除操作——erase失效问题)
[2.2.1 erase](#2.2.1 erase)
[2.2.2 删除所有的偶数](#2.2.2 删除所有的偶数)
[2.3 Linux下，g++编译器对迭代器失效的检测不严格](#2.3 Linux下，g++编译器对迭代器失效的检测不严格)
[2.3.1 扩容之后，迭代器已经失效了](#2.3.1 扩容之后，迭代器已经失效了)
[2.3.2 erase删除任意位置代码后，linux下迭代器并没有失效](#2.3.2 erase删除任意位置代码后，linux下迭代器并没有失效)
[2.3.3 erase删除的迭代器如果是最后一个元素，删除之后it已经超过end](#2.3.3 erase删除的迭代器如果是最后一个元素，删除之后it已经超过end)
[2.3.4 与vector类似，string在插入+扩容操作+erase之后，迭代器也会失效](#2.3.4 与vector类似，string在插入+扩容操作+erase之后，迭代器也会失效)
一、vector底层
1.1 还在被冗长源码"劝退"？试试这款阅读神器Source Insight，让你效率翻倍
1.2 如何高效阅读源码？一套从"骨架"到"血肉"的实战方法
底层用到了再去学，用不到，看得懂功能就行
1.3 庖丁解牛：如何高效阅读一段源码？
源码还是太吃操作了，主包还是个小马喽，所以博主就简单带大家来看一段吧
这里就直接看迭代器：begin()、end()就可以了
1.3.2 注意
调内存池（没有初始化，只是开空间）
这里不是malloc、new出来的，没有初始化，只是开了个空间，所以如果直接赋值会出问题
1.3.3 补充
1.4 攻克STL源码：构建你的系统性阅读路线图与方法论
二、告别vector：vector 迭代器失效问题
迭代器的主要作用就是让算法能够不用关心底层数据结构，其底层实际就是一个指针，或者是对 指针进行了封装， 比如：vector的迭代器就是原生态指针T*。因此迭代器失效，实际就是迭代器 底层对应指针所指向的空间被销毁了，而使用一块已经被释放的空间
下面，我们会罗列一些对于vector可能会导致其迭代器失效的操作
我们先写好这个框架
cpp
namespace bit
{
void Print(const vector<int>& v)
{
for (auto e : v)
{
cout << e <<' ';
}
cout << endl;
for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
{
cout << v[i] << ' ';
}
cout << endl;
}
void test_vector1()
{
bit::vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
v.push_back(5);
for (auto e : v)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
}
}2.1 insert失效问题
2.1.1 insert
会引起其底层空间改变的操作，都有可能是迭代器失效，比如：resize、reserve、insert、
assign、push_back等
cpp
//会引起其底层空间改变的操作，都有可能是迭代器失效
#include <iostream>
using namespace std;
#include <vector>
int main()
{
vector<int> v{ 1,2,3,4,5,6 };
auto it = v.begin();
// 将有效元素个数增加到100个，多出的位置使用8填充，操作期间底层会扩容
// v.resize(100, 8);
// reserve的作用就是改变扩容大小但不改变有效元素个数，操作期间可能会引起底层容量改变
// v.reserve(100);
// 插入元素期间，可能会引起扩容，而导致原空间被释放
// v.insert(v.begin(), 0);
// v.push_back(8);
// 给vector重新赋值，可能会引起底层容量改变
v.assign(100, 8);
/*
出错原因：以上操作，都有可能会导致vector扩容，也就是说vector底层原理旧空间被释
放掉，而在打印时，it还使用的是释放之间的旧空间，在对it迭代器操作时，实际操作的是一块
已经被释放的空间，而引起代码运行时崩溃。
解决方式：在以上操作完成之后，如果想要继续通过迭代器操作vector中的元素，只需给
it重新赋值即可。
*/
while (it != v.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
return 0;
}2.1.2 插入数据
cpp
void test_vector2()
{
bit::vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
v.push_back(5);
Print(v);
v.insert(v.begin(), 0);
Print(v);
auto it = v.begin() + 3;
//insert以后it是否失效？it失效，也就意味着insert以后，it失效，it就不能在使用了
v.insert(it, 30);
Print(v);
}
2.2 指定位置元素的删除操作------erase失效问题
2.2.1 erase
cpp
//指定位置元素的删除操作--erase
#include <iostream>
using namespace std;
#include <vector>
int main()
{
int a[] = { 1, 2, 3, 4 };
vector<int> v(a, a + sizeof(a) / sizeof(int));
// 使用find查找3所在位置的iterator
vector<int>::iterator pos = find(v.begin(), v.end(), 3);
// 删除pos位置的数据，导致pos迭代器失效。
v.erase(pos);
cout << *pos << endl; // 此处会导致非法访问
return 0;
}erase删除pos位置元素后，pos位置之后的元素会往前搬移，没有导致底层空间的改变，理 论上讲迭代器不应该会失效，但是：如果pos刚好是最后一个元素，删完之后pos刚好是end 的位置，而end位置是没有元素的，那么pos就失效了。因此删除vector中任意位置上元素 时，vs就认为该位置迭代器失效了。 以下代码的功能是删除vector中所有的偶数，请问那个代码是正确的，为什么？
cpp
//以下代码的功能是删除vector中所有的偶数，请问那个代码是正确的，为什么？
#include <iostream>
using namespace std;
#include <vector>
int main()
{
vector<int> v{ 1, 2, 3, 4 };
auto it = v.begin();
while (it != v.end())
{
if (*it % 2 == 0)
v.erase(it);
++it;
}
return 0;
}
int main()
{
vector<int> v{ 1, 2, 3, 4 };
auto it = v.begin();
while (it != v.end())
{
if (*it % 2 == 0)
it = v.erase(it);
else
++it;
}
return 0;
}2.2.2 删除所有的偶数
cpp
void test_vector3()
{
bit::vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
v.push_back(5);
Print(v);
v.erase(v.begin());
Print(v);
auto it = v.begin() + 2;
//insert以后it是否失效？ 失效，不能访问，访问结果未定义
v.erase(it);
Print(v);
}我们的解决方案就是：重置 + 更新
cpp
void test_vector4()
{
bit::vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
v.push_back(5);
//Print(v);
//删除所有偶数
auto it = v.begin();
while (it != v.end())
{
if (*it % 2 == 0)
{
v.erase(it);
}
else
{
++it;
}
}
for (auto e : v)
{
cout << e << ' ';
}
cout << endl;
}
2.3 Linux下，g++编译器对迭代器失效的检测不严格
**注意：**Linux下，g++编译器对迭代器失效的检测并不是非常严格，处理也没有vs下极端
2.3.1 扩容之后，迭代器已经失效了
扩容之后，迭代器已经失效了，程序虽然可以运行，但是运行结果已经不对了
cpp
// 1. 扩容之后，迭代器已经失效了，程序虽然可以运行，但是运行结果已经不对了
int main()
{
vector<int> v{ 1,2,3,4,5 };
for (size_t i = 0; i < v.size(); ++i)
cout << v[i] << " ";
cout << endl;
auto it = v.begin();
cout << "扩容之前，vector的容量为: " << v.capacity() << endl;
// 通过reserve将底层空间设置为100，目的是为了让vector的迭代器失效
v.reserve(100);
cout << "扩容之后，vector的容量为: " << v.capacity() << endl;
// 经过上述reserve之后，it迭代器肯定会失效，在vs下程序就直接崩溃了，但是linux下不会
// 虽然可能运行，但是输出的结果是不对的
while (it != v.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
return 0;
}运行结果：
bash
//程序输出：
1 2 3 4 5
//扩容之前，vector的容量为: 5
//扩容之后，vector的容量为 : 100
0 2 3 4 5 409 1 2 3 4 52.3.2 erase删除任意位置代码后，linux下迭代器并没有失效
因为空间还是原来的空间，后序元素往前搬移了，it 的位置还是有效的
cpp
// 因为空间还是原来的空间，后序元素往前搬移了，it的位置还是有效的
#include <vector>
#include <algorithm>
int main()
{
vector<int> v{ 1,2,3,4,5 };
vector<int>::iterator it = find(v.begin(), v.end(), 3);
v.erase(it);
cout << *it << endl;
while (it != v.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
return 0;
}运行结果：
bash
4
4 52.3.3 erase删除的迭代器如果是最后一个元素，删除之后it已经超过end
此时迭代器是无效的，++it导致程序崩溃
cpp
// 此时迭代器是无效的，++it导致程序崩溃
int main()
{
vector<int> v{ 1,2,3,4,5 };
// vector<int> v{1,2,3,4,5,6};
auto it = v.begin();
while (it != v.end())
{
if (*it % 2 == 0)
v.erase(it);
++it;
}
for (auto e : v)
cout << e << " ";
cout << endl;
return 0;
}运行结果：
cpp
========================================================
// 使用第一组数据时，程序可以运行
[sly@VM - 0 - 3 - centos 20220114]$ g++ testVector.cpp - std = c++11
[sly@VM - 0 - 3 - centos 20220114]$ . / a.out
1 3 5
======================================================== =
// 使用第二组数据时，程序最终会崩溃
[sly@VM - 0 - 3 - centos 20220114]$ vim testVector.cpp
[sly@VM - 0 - 3 - centos 20220114]$ g++ testVector.cpp - std = c++11
[sly@VM - 0 - 3 - centos 20220114]$ . / a.out
Segmentation fault2.3.4 与vector类似，string在插入+扩容操作+erase之后，迭代器也会失效
cpp
#include <string>
void TestString()
{
string s("hello");
auto it = s.begin();
// 放开之后代码会崩溃，因为resize到20会string会进行扩容
// 扩容之后，it指向之前旧空间已经被释放了，该迭代器就失效了
// 后序打印时，再访问it指向的空间程序就会崩溃
//s.resize(20, '!');
while (it != s.end())
{
cout << *it;
++it;
}
cout << endl;
it = s.begin();
while (it != s.end())
{
it = s.erase(it);
// 按照下面方式写，运行时程序会崩溃，因为erase(it)之后
// it位置的迭代器就失效了
// s.erase(it);
++it;
}
}迭代器失效解决办法：在使用前，对迭代器重新赋值即可
本文代码完整展示
vector.h：
cpp
#pragma once
#include<assert.h>
namespace jqj
{
template<class T>
class vector
{
public:
/*typedef T* iterator;*/
using iterator = T*;
using const_iterator = const T*;
//using这里是复用了展开命名空间的关键词，关键词复用在C++很常见
//迭代器
iterator begin()
{
return _start;
}
//迭代器
iterator end()
{
return _finish;
}
//const修饰的情况
const_iterator begin() const
{
return _start;
}
//const修饰的情况
const_iterator end() const
{
return _finish;
}
//构造
vector()
:_start(nullptr)
,_finish(nullptr)
,_end_of_storqge(nullptr)
{ }
//析构
~vector()
{
if (_start)
{
delete[] _start;
_start = _finish = _end_of_storge = nullptr;
}
}
//bool
bool empty() const
{
return _start == _finish;
}
//扩容
void reserve(size_t n)
{
if (n > capacity())//这里是调用capacity的函数
{
size_t sz = size();//记录size的值
T* tmp = new T[n];
if (_start)
{
memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * sz);
delete[] _start;
}
_start = tmp;
_finish = _start + sz;//这里加size会出问题
_end_of_storqge = _start + n;
}
}
//容量
size_t capacity() const
{
return _end_of_storge - _start;
}
//有效长度
size_t size() const
{
return _finish - _start;
}
T& operator[](size_t i)
{
assert(i < size());
return _start[i];
}
const T& operator[](size_t i) const
{
assert(i < size());
return _start[i];
}
void push_back(const T& x)
{
if (_finish == _end_of_storge)
{
reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);//扩两倍
}
*_finish = x;
++_finish;
}
void pop_back()
{
assert(!empty());//判空
--_finish;
}
iterator insert(iterator pos, const T& x)
{
assert(pos >= _start);
assert(pos <= _finish);
if (_finish == _end_of_storage)
{
size_t len = pos - _start;
reserve(capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2);
pos = _start + len;
}
iterator end = _finish - 1;
while (end >= pos)
{
*(end + 1) = *end;
--end;
}
//如果是malloc，这里就不能这么写了
*pos = x;
++_finish;
return pos;
}
iterator erase(iterator pos)
{
assert(pos >= _start);
assert(pos < _finish);
iterator it = pos + 1;
while (it != _finish)
{
*(it - 1) = *it;
++it;
}
--_finish;
return pos;
}
private:
iterator _start;
iterator _finish;
iterator _end_of_storage;
};
}Test.c：
cpp
#include"vector.h"
namespace jqj
{
void Print(const vector<int>& v)
{
//范围for
for (auto e : v)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
//for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
//{
// //v[0]++;//不行
// cout << v[i] << " ";
//}
//cout << endl;
}
void Test_vector1()
{
jqj::vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
v.push_back(5);
v.push_back(5);
v.push_back(5);
v.push_back(5);
v.push_back(5);
v.push_back(5);
v.push_back(5);
v.push_back(5);
v[0]++;
Print(v);
for (auto e : v)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
}
//insert迭代器失效
void Test_vector2()
{
jqj::vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
//v.push_back(5);
Print(v);
v.insert(v.begin(), 0);
Print(v);
auto it = v.begin() + 3;//第4个位置
//insert以后，it是否失效？
//it失效了，也就意味着，insert以后，it失效了，it就不能使用了
v.insert(it, 30);
Print(v);
}
//erase迭代器失效
void Test_vector3()
{
jqj::vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
v.push_back(5);
Print(v);
v.erase(v.begin());
Print(v);
auto it = v.begin() + 2;
//it是否失效？失效，不能访问，访问结果未定义
v.erase(it);
Print(v);
}
void Test_vector4()
{
jqj::vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
v.push_back(5);
v.push_back(6);
//Print(v);//不能用Print
for (auto e : v)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
////删除所有的偶数
//auto it = v.begin();
//while (it != v.end())
//{
// if (*it % 2 == 0)
// {
// v.erase(it);
// }
// ++it;
//}
auto it = v.begin();
while (it != v.end())
{
if (*it % 2 == 0)
{
it = v.erase(it);//重置更新
}
else
{
++it;
}
}
for (auto e : v)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
}
}
int main()
{
//jqj::Test_vector1();
//jqj::Test_vector2();
//jqj::Test_vector3();
jqj::Test_vector4();
return 0;
}结尾
往期回顾：
《一篇拿下C++：string类（详解版）》：教你如何从入门到避坑再到玩转字符串问题
《C++ STL:vector类（上）》：详解基础使用&&核心接口及经典算法题
总结：这篇博客通过源码深度剖析vector类的底层，大家以后可以通过源码来了解类接口的实现以及使用，如果这篇博客对你有我用的话，麻烦给博主一键四连哦！