无效的指针、引用和迭代器

标签：指针 索引 迭代器

首先以示例代码为例：

vector<int> v;

//添加一些元素
fir(int i=0; i<10; ++i)
	v.push_back(i);

int* my_favorite_element_ptr = &v[3];
cout<<"My favorite element = "<<(*my_favorite_element_ptr)<<endl;
cout<<"Its address = "<<my_favorite_element_ptr<<endl;

cout<<"Adding more elements.."<<endl;

//添加更多元素
for(int i=0; i<100; ++i)
	v.push_back(i*10);

cout<<"My favorite element = "<<(*my_favorite_element_ptr)<<endl;
cout<<"Its address = "<<&v[3]<<endl;

对于以上的代码，它的输出如下：

My favorite element = 3
Its address  = 0x1001000cc

Adding more elements...

My favorite element = 3
Its address  = 0x10010028c

当我们创建一个vector时，它默认分配一定数量的元素（通常是16）。接着，当我们试图添加超出容量的元素时，这个vector就会分配一个新的、更大的数组，把原先的元素从旧位置复制到新位置，然后继续添加新元素，直到新的容量也被用完。旧的内存被销毁，可以用于其他用途。

同时，我们的指针仍然指向旧的位置，现在已经是被销毁的内存。因此，如果继续使用这个指针会发生什么情况？如果没有人复用这块内存，我们就比较“走运”，不会注意到发生了什么。但是，即使是在这种最好的情况下，如果我们写入到这个位置（赋值），它将不会修改元素v[3]的值，因为它已经位于别处。

如果我们运气不佳，这块内存已经被其他人用于其他用途，这种操作的后果可能极为不妙，有可能修改了正好位于这个位置的一个不相关的变量的值，甚至可能有导致程序崩溃的可能。

前面的示例代码中所涉及的是指针，如果涉及的是引用，也会发生同样的事情。例如：我们不是写成：

int* my_favorite_element_ptr = &v[3];

int& my_favorite_element_ptr = &v[3]

最后，当我们使用迭代器时，也会出现相同的结果。例如：

vector<int> v;

fir(int i=0; i<10; ++i)
	v.push_back(i);

vector<int>::const_iterator old_begin = v.begin();

cout<<"Adding more elements..."<<endl;

for(int i=0; i<100; ++i)
	v.push_back(i*10);

vector<int>::const_iterator new_begin = v.begin();

if(old_begin == new_begin)
	cout<<"Begin-s are the same."<<endl;
else
	cout<<"Begin-s are DIFFERENT."<<endl;

cout<<"My favorite element = "<<(*my_favorite_element_ptr)<<endl;
cout<<"Its address = "<<&v[3]<<endl;

Adding more elements...

Begin-s are DIFFERENT.

因此，在修改vector之前所得到的指向其中某个元素的任何指针、引用或迭代器在vector由于增加元素而被修改之后就不应该再使用。实际上，对几乎所有STL容器以及所有可能修改容器长度的操作（例如，添加或删除元素），情况都是如此。有些容器，例如hash_set和hash_map，并不正式属于STL，但它们与STL相似，将来很可能加入到STL中。在涉及这里所讨论的问题时，它们的行为与STL容器相同：在修改容器之后，迭代器就不再有效。虽然有些STL容器在添加或删除元素之后，仍然保留原先指向它的元素的迭代器，但STL库的整体精神是可以用一种容器替换另一种容器，而原先的代码仍然没有问题。因此，在STL容器或类似STL的容器被修改之后，就不应该假设它的迭代器仍然是有效的。

注意：在前面的示例代码中，我们在访问这个指针相同的线程内修改了容器，如果一个线程中保存了一个指针、引用和迭代器，同时在另一个线程中修改容器，不仅会出现相同的问题，还会导致更复杂的情况。

有趣的是，在以上的示例代码中，索引在指针失败时仍然起作用：如果通过一个基数为0的索引标记了一个元素（即第一个例子中，对int index_of_my_favorite_element = 3这样的语句），这个例子能够正确的继续执行。当然，使用索引的开销（速度更慢）要大于指针，因为访问与索引对应的元素时，vector必须执行一些运算，即每次使用[]操作符时计算变量的地址。它的优点是能够起作用，缺点是只适用于vector。对于所有其他STL容器，一旦修改了容器，必须再次找到指向所需元素的迭代器。

总结：修改了容器之后，不要再保存指向容器内元素的指针、引用或迭代器。

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原文地址：http://blog.csdn.net/kerry0071/article/details/37698093