迭代器失效问题

话说回来，今天 ymx 发了个帖关于 std::list 迭代器失效的问题，正好也让我对这方面的芝士有所了解，故作文以记之（（

首先先贴一张 C++ reference 里的图：

我们知道 C++ STL 中的容器大致可分为四类，序列型（如 vector,deque,queue）、关联型（set,map,multiset）和链表型（list,forward_list），这三种类型的容器迭代器失效的情况是不同的，因此这里会对其一一进行阐述：

1. 序列型容器

序列型容器的特点是它内存分配是一段连续的区间，也就是说，当你删除一个元素后会导致后面的元素全部向前移动一格，使得后面元素的迭代器全部失效，因此删除 vector 中的元素不能这么写：

for(vector<int>::iterator it=vec.begin();it!=vec.end();it++){
    if((*it)>100) vec.erase(it);
}

也不能这么写：

for(vector<int>::iterator it=vec.begin();it!=vec.end();it++){
    if((*it)>100) vec.erase(it++);
}

一个解决办法是：利用 vector 类型中 erase 函数的返回值找出下一个合法的地址，即：

for(vector<int>::iterator it=vec.begin();it!=vec.end();){
    if((*it)>100) it=vec.erase(it);
    else ++it;
}

此外，根据 vector 自动伸长的原理（如果不清楚参见 THUSC2021 试机赛 T2，如果没参加过 THUSC2021……那恐怕我也没办法了），若删除一个元素后 vector 的长度变为某个 \(2^k-1(k\in\mathbb{Z})\)，那么 vector 分配的内存大小将会减半，导致 vector 内部全部重构，此时整个 vector 的迭代器都会失效。

2. 关联型容器

与序列型容器不同的是，关联型容器内部是二叉树或红黑树，因此它们的内存分配是没有规律的，删除一个元素后只会对使被删除的元素的迭代器失效。但是注意，失效后的迭代器你对它进行任何操作都将会导致 RE，因此你不能这样删除元素：

for(set<int>::iterator it=st.begin();it!=st.end();it++){
    if((*it)>100) st.erase(it);
}

原因是你对失效的迭代器进行自增操作。
而这样写就不会出现问题：

for(set<int>::iterator it=st.begin();it!=st.end();it++){
    if((*it)>100) st.erase(it++);
}

值得注意的一点是，在 std::set 类型中，erase 函数是没有返回值的，因此也就不能通过调用 erase 函数获得下一个有效地址的位置，否则会获得 CE 的好成绩（London Fog

3. 链表型容器

对于链表型容器而言，虽然从外表上看起来它使用了数组型的结构，但实际上它内存的分布也是不连续的，因此删除一个元素并不会对其他元素的地址产生影响，因此可以通过 erase 函数的返回值获得下一个有效地址，也可通过在删除的同时自增迭代器的方式避免迭代器失效