目录
1. vector迭代器失效问题
1.1 insert迭代器失效
1.1.1 扩容导致野指针
1.1.2 意义变了
1.1.3 官方库windows下VS和Linux下对insert迭代器失效的处理
1.2 erase迭代器失效
1.2.1 失效原因分析
1.2.2 官方库windows下VS和Linux下对erase迭代器失效的处理
1.2.3 测试用例
1.3 迭代器失效总结
2. 深浅拷贝问题
1. vector迭代器失效问题
1.1 insert迭代器失效
上文我们写了insert的模拟实现，这里先我们给出不完善版本，以insert的雏形开始往后深层次递进演化，如下：
void insert(iterator pos, const T& x) { //检测参数合法性 assert(pos >= _start && pos <= _finish); //检测是否需要扩容 if (_finish == _endofstoage) { size_t newcapcacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2; reserve(newcapcacity); } //挪动数据 iterator end = _finish - 1; while (end >= pos) { *(end + 1) = *(end); end--; } //把值插进去 *pos = x; _finish++; }insert的迭代器失效分为两大类：
- 扩容导致野指针。
- 意义变了。
1.1.1 扩容导致野指针
我们给出两组测试用例如下：
怎么push_back尾插4个后调用insert会出现随机值？而push_back尾插5个后调用insert就没问题？
此问题就是迭代器失效，原因在于pos没有更新。导致非法访问野指针。
上述当尾插4个数字后，再头插一个数字，发生扩容，根据reserve扩容机制，_start和_finish都会更新，唯独这个插入的位置pos没有更新，此时pos依旧执行旧空间，再者reserve后会释放旧空间，此时的pos就是野指针，这也就导致后续执行*pos = x就是对非法访问野指针，所以最终结果就是随机值。
- 解决办法：
可以通过设定变量n来计算扩容前pos指针位置和_start指针位置的相对距离，最后在扩容后，让_start再加上先前算好的相对距离n就是更新后的pos指针的位置了。
- 修正如下：
void insert(iterator pos, const T& x) { //检测参数合法性 assert(pos >= _start && pos <= _finish); /*扩容以后pos就失效了，需要更新一下*/ if (_finish == _endofstoage) { size_t n = pos - _start;//计算pos和start的相对距离 size_t newcapcacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2; reserve(newcapcacity); pos = _start + n;//防止迭代器失效，要让pos始终指向与_start间距n的位置 } //挪动数据 iterator end = _finish - 1; while (end >= pos) { *(end + 1) = *(end); end--; } //把值插进去 *pos = x; _finish++; }
此时的迭代器失效已经解决了一部分，当然还存在一个迭代器失效问题，见下：
1.1.2 意义变了
比如现在我要在所有的偶数前面插入2，可是测试结果确是如下：
这里发生了断言错误，这段代码发生了两个错误：
- 和上面的错误一样，首先it是指向原空间的，当insert插入到要扩容时，原来的旧数据被拷到了新空间上，这也就意味着旧空间全是野指针，而it一直是指向旧空间的，随后遍历it时就非法访问野指针，也就失效了。形参的改变不会影响实参，即使你内部pos的指向改变了，但是并不会影响我外部的it。
- 为了解决上面的错误，有人会觉着提前reserve开辟足够大的空间即可避免发生野指针的现象，但是又出现了一个新的问题，看图：
此时insert以后虽然没有扩容，it也没有成为野指针，但是it指向位置意义变了，导致我们这个程序重复插入20。
- 解决办法：
给insert函数加上返回值即可解决，返回指向新插入元素的位置。
iterator insert(iterator pos, const T& x) { //检测参数合法性 assert(pos >= _start && pos <= _finish); //检测是否需要扩容 /*扩容以后pos就失效了，需要更新一下*/ if (_finish == _endofstoage) { size_t n = pos - _start;//计算pos和start的相对距离 size_t newcapcacity = capacity() == 0 ? 4 : capacity() * 2; reserve(newcapcacity); pos = _start + n;//防止迭代器失效，要让pos始终指向与_start间距n的位置 } //挪动数据 iterator end = _finish - 1; while (end >= pos) { *(end + 1) = *(end); end--; } //把值插进去 *pos = x; _finish++; return pos; }我们实际调用那块也得改动，让it自己接收insert后的返回值：
void test_vector10() { //在所有的偶数前面插入2 cpp::vector<int> v; //v.reserve(10); v.push_back(1); v.push_back(2); v.push_back(3); v.push_back(4); v.push_back(5); v.push_back(6); cpp::vector<int>::iterator it = v.begin(); while (it != v.end()) { if (*it % 2 == 0) { it = v.insert(it, 20); it++; } it++; } for (auto e : v) { cout << e << " "; } }
1.1.3 官方库windows下VS和Linux下对insert迭代器失效的处理
针对于扩容发生野指针类的迭代器失效，VS官方库是直接断言报错。
Linux这里可以直接访问，甚至是可以修改。可见不同环境下对待迭代器失效的处理方式是不一样的，windows下更加严格，Linux下比较佛系。
1.2 erase迭代器失效
1.2.1 失效原因分析
erase模拟实现的代码：
iterator erase(iterator pos) { //检查合法性 assert(pos >= _start && pos < _finish); //从pos + 1的位置开始往前覆盖，即可完成删除pos位置的值 iterator it = pos + 1; while (it < _finish) { *(it - 1) = *it; it++; } _finish--; return pos; }
- erase的失效都是意义变了，或者不在有效访问数据的有效范围内；
- 一般不会使用缩容的方案，那么erase的失效，一般也不存在野指针的失效。
现在要对如下代码进行测试：
void test2() { cpp::vector<int> v; //v.reserve(10); v.push_back(1); v.push_back(2); v.push_back(3); v.push_back(4); cout << v.size() << ":" << v.capacity() << endl; auto pos = find(v.begin(), v.end(), 2); if (pos != v.end()) { v.erase(pos); } cout << *pos << endl; *pos = 10; cout << *pos << endl << endl; cout << v.size() << ":" << v.capacity() << endl; for (auto e : v) { cout << e << " "; } }
这里首先在尾插4个数据后，比较了下size和capacity的大小，此时是相等的，接下来删除值为2的数，此时*pos就是删除数字的下一个数据，没有问题，并且s=有效数据size也少了一个，后续修改*pos也没有问题。
- 可是当我要删除值为4的数据呢，再执行上述测试用例会是什么结果呢？
这里我总共就有4个数字，按理说把最后一个数字删去后，有效数字-1，理应不存在说还会访问最后一个值的现象，但是此结果确实是删掉4后又访问了4，离谱的是还修改了4为10，这就是erase典型的迭代器失效。但是这里也不足为奇，因为你空间还没有缩容，删掉的4还存在，导致最终还能够被访问。
1.2.2 官方库windows下VS和Linux下对erase迭代器失效的处理
- VS环境下检擦非常严格， 直接强制检擦断言错误。
- Linux下对于迭代器失效的检查就宽泛很多，不会报错。
- erase(pos)以后pos失效了，pos的意义变了，但是在不同平台下面对于访问pos的反应是不一样的，我们用的时候要以失效的角度去看待此问题。
- 对于insert和erase造成迭代器失效问题，linux的g++平台检查很佛系，基本靠操作系统本身野指针越界检擦机制。windows下VS系列检擦更严格一些，使用一些强制检擦机制，意义变了可能会检擦出来。
- 虽然g++对于迭代器失效检查时是非常佛系的，但是套在实际场景中，迭代器意义变了，也会出现各种问题。
1.2.3 测试用例
void test4() { //删除所有的偶数 std::vector<int> v; //v.reserve(10); v.push_back(1); v.push_back(2); v.push_back(3); v.push_back(4); v.push_back(5); auto it = v.begin(); while (it != v.end()) { if (*it % 2 == 0) { v.erase(it); } it++; } for (auto e : v) { cout << e << " "; } }
void test4() { //删除所有的偶数 std::vector<int> v; //v.reserve(10); v.push_back(1); v.push_back(2); v.push_back(2); v.push_back(2); v.push_back(2); v.push_back(3); v.push_back(4); v.push_back(5); auto it = v.begin(); while (it != v.end()) { if (*it % 2 == 0) { it = v.erase(it); } else { it++; } } for (auto e : v) { cout << e << " "; } }
1.3 迭代器失效总结
vector迭代器失效有2种
- 1、扩容，缩容，导致野指针式失效
- 2、迭代器指向的位置意义变了
系统越界机制检查，不一定能检查到。
编译实现机制检查，相对靠谱。
2. 深浅拷贝问题
接下来用先前模拟实现的vector来测试杨辉三角以此来解释我们的深浅拷贝问题：
namespace cpp { class Solution { public: // 核心思想：找出杨辉三角的规律，发现每一行头尾都是1，中间第[j]个数等于上一行[j-1]+[j] vector<vector<int>> generate(int numRows) { vector<vector<int>> vv; // 先开辟杨辉三角的空间 vv.resize(numRows); for (size_t i = 1; i <= numRows; ++i) { vv[i - 1].resize(i, 0); // 每一行的第一个和最后一个都是1 vv[i - 1][0] = 1; vv[i - 1][i - 1] = 1; } for (size_t i = 0; i < vv.size(); ++i) { for (size_t j = 0; j < vv[i].size(); ++j) { if (vv[i][j] == 0) { vv[i][j] = vv[i - 1][j - 1] + vv[i - 1][j]; } } } return vv; } }; void test7() { vector<vector<int>> vv = Solution().generate(5); for (size_t i = 0; i < vv.size(); ++i) { for (size_t j = 0; j < vv[i].size(); ++j) { cout << vv[i][j] << " "; } cout << endl; } } }
扩容代码如下：
//reserve扩容 void reserve(size_t n) { size_t sz = size();//提前算出size()的大小，方便后续更新_finish if (n > capacity()) { T* tmp = new T[n]; if (_start)//判断旧空间是否有数据 { memcpy(tmp, _start, sizeof(T) * size()); delete[] _start;//释放旧空间 } _start = tmp;//指向新空间 } //更新_finish和_endofstoage _finish = _start + sz; _endofstoage = _start + n; }原因：
这里出错的原因在于扩容，错在扩容时调用的memcpy是浅拷贝，导致先前存储的数据被memcpy后再delete就全删掉变成随机值了。
仔细观察调用的这行代码：
vector<vector<int>> vv = Solution().generate(5);这行代码的意义是有一个vector容器，其内部成员也是一个vector容器，就好比一个二维数组，有n行，每一行都是一个一维数组。画图演示上述测试用例的原因：
总结：
- vector<T>中，当T设计深浅拷贝的类型时，如：string/vector<T>等等，我们扩容使用memcpy拷贝数据是存在浅拷贝问题。
- memcpy是内存的二进制格式拷贝，将一段内存空间中内容原封不动的拷贝到另外一段内存空间中。
- 如果拷贝的是自定义类型的元素，memcpy即高效又不会出错，但如果拷贝的是自定义类型元素，并且自定义类型元素中涉及到资源管理时，就会出错，因为memcpy的拷贝实际是浅拷贝。
- 解决方案：
reserve扩容时不使用memcpy，改成for循环来解决：
//reserve扩容 void reserve(size_t n) { size_t sz = size();//提前算出size()的大小，方便后续更新_finish if (n > capacity()) { T* tmp = new T[n]; if (_start)//判断旧空间是否有数据 { //不能用memcpy，因为memcpy是浅拷贝 for (size_t i = 0; i < size(); i++) { tmp[i] = _start[i]; } delete[] _start;//释放旧空间 } _start = tmp;//指向新空间 } //更新_finish和_endofstoage _finish = _start + sz; _endofstoage = _start + n; }
