迭代器失效之原理分析

2021-08-20 02:22:21 字數 4532 閱讀 4659

vector迭代器實現為類指標

class vector : protected _vector_base<_tp, _alloc> 


iterator erase(iterator __first, iterator __last)
可以看到如果容量足夠（無需擴容），則操作是將插入位置後的元素整體往後挪動乙個位置，也就是插入位置之後的元素位址都會改變；否則，容量不夠需要重新申請一塊記憶體，然後將元素拷貝過去，這導致所有元素的位址都會改變。

iterator insert(iterator __position, const _tp& __x) 


else


_m_insert_aux(__position, __x);


return begin() + __n;


}  iterator insert(iterator __position) 


else


_m_insert_aux(__position);


//返回插入元素的迭代器


return begin() + __n;


}template void 


vector<_tp, _alloc>::_m_insert_aux(iterator __position)


else 


__stl_unwind((destroy(__new_start,__new_finish), 


_m_deallocate(__new_start,__len)));


//釋放原來的容器元素佔據的記憶體


destroy(begin(), end());


_m_deallocate(_m_start, _m_end_of_storage - _m_start);


_m_start = __new_start;


_m_finish = __new_finish;


_m_end_of_storage = __new_start + __len;


}}
可以看到list迭代器實現為模板類_list_iterator

template class list : protected _list_base<_tp, _alloc> 


public:


//迭代器由模板類實現


typedef _list_iterator<_tp,_tp&,_tp*>             iterator;
看下_list_iterator的具體實現，可以看到我們得到的迭代器實質是 指向每乙個鍊錶節點_list_node_base的指標

templatestruct _list_iterator : public _list_iterator_base 


_list_iterator() {}


_list_iterator(const iterator& __x) : _list_iterator_base(__x._m_node) {}


reference operator*() const 


#ifndef __sgi_stl_no_arrow_operator


pointer operator->() const 


#endif /* __sgi_stl_no_arrow_operator */


//前置++


_self& operator++() 


//後置++


_self operator++(int) 


//前置--


_self& operator--() 


//後置--


_self operator--(int) 


};  void _m_incr() 


void _m_decr()
可以看到只有刪除節點的記憶體被釋放了，指向他的指標也就無效了，其他位置元素的位址並無改變

iterator erase(iterator __position)
只是改變了插入位置元素的前繼指標和其前繼元素的後繼指標，各個節點的迭代器（位址並無改變）

iterator insert(iterator __position, const _tp& __x)
可以看到直接被定義為底層資料介面紅黑樹的迭代器：

template class map 


public:


bool operator()(const value_type& __x, const value_type& __y) const 


};private:


//底層紅黑樹類


typedef _rb_tree, key_compare, _alloc> _rep_type;


_rep_type _m_t;  // red-black tree representing map


public:


typedef typename _rep_type::pointer pointer;


typedef typename _rep_type::const_pointer const_pointer;


typedef typename _rep_type::reference reference;


typedef typename _rep_type::const_reference const_reference;


//直接定義為底層資料結構紅黑樹類的迭代器


typedef typename _rep_type::iterator iterator;


typedef typename _rep_type::const_iterator const_iterator;


typedef typename _rep_type::reverse_iterator reverse_iterator;


typedef typename _rep_type::const_reverse_iterator const_reverse_iterator;


typedef typename _rep_type::size_type size_type;


typedef typename _rep_type::difference_type difference_type;


typedef typename _rep_type::allocator_type allocator_type;
然後我們看下紅黑樹類中，關於迭代器的實現：

class _rb_tree : protected _rb_tree_base<_value, _alloc> 


_rb_tree_iterator(_link_type __x) 


_rb_tree_iterator(const iterator& __it) 


reference operator*() const 


#ifndef __sgi_stl_no_arrow_operator


pointer operator->() const 


#endif /* __sgi_stl_no_arrow_operator */


//前置++


_self& operator++() 


//後置++


_self operator++(int) 


//前置--


_self& operator--() 


//後置--


_self operator--(int) 


};
實質是底層紅黑樹執行erase操作

void erase(iterator __position) 


size_type erase(const key_type& __x) 


void erase(iterator __first, iterator __last)
稍微了解紅黑刪除節點過程的可以知道，刪除過程只會修改刪除節點的相關的左右子樹指標，而不會改變其他節點的位址，所以除了被銷毀的刪除節點外，其他節點的迭代器不會失效。

實質也是底層紅黑樹執行insert操作，所有節點迭代器都不會失效，因為節點本身的位址沒有改變，改變的只是其成員——指向左右子樹的指標的值。

pairinsert(const value_type& __x) 


iterator insert(iterator position, const value_type& __x)


#ifdef __stl_member_templates


template void insert(_inputiterator __first, _inputiterator __last) 


#else


void insert(const value_type* __first, const value_type* __last) 


void insert(const_iterator __first, const_iterator __last)

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