C++ Primer : 第九章 : 顺序容器的操作以及迭代器失效问题

顺序容器的添加、访问、删除操作以及forward_list的特殊操作,还有迭代器失效问题。

一、向容器添加元素

// array不支持这些操作
// forward_list有自己撰于的版本的insert和emplace
// forward_list不支持push_back和emplace_back
// vector和string不支持push_front和emplace_front
c.push_back(t); 在c的尾部创建一个值为t或由arg创建的元素
c.emplace_back(arg); 函数返回void
c.push_front(t); 在c的头部创建一个值为t或由arg创建的元素</span>
c.emplace_front(arg); 函数返回void
c.insert(p, t); 在迭代器p指向的元素之前创建一个值为t或有arg创建的元素
c.emplace(p, t); 函数返回指向新添加元素的迭代器
c.insert(p, n, t); 在迭代器p指向元素之前插入n个值为t的元素,函数返回指向新添加的第一个元素的迭代器,若n为0,则返回p
c.insert(p, b, e); 在迭代器p指向元素之前插入迭代器b到e(不包括e)之间的元素,b和e不能指向c中元素,返回新添加的第一个元素的迭代器,若范围为空,则返回p
c.insert(p, il); 在迭代器p指向元素之前插入由花括号包围的初始值列表 il 的元素,函数返回指向新添加的第一个元素的迭代器,若列表为空,则返回p

当容器调用push或insert成员时,这些对象被拷贝到容器中,而进行emplace操作时,则是将参数传递给容器的构造函数,emplace使用这些参数在容器里直接构造一个元素。

因此,emplace的参数必须与元素类型的构造函数的参数相匹配。

二、访问元素

除了array、每个顺序容器都有一个front成员函数,除了forward_list之外的所有顺序容器都有一个back成员函数,这两个操作分别返回首元素和尾元素的引用

// at和下标操作值适用于string、vector、deque和array
// back不适用于forward_list
c.back(); 返回c的尾元素的引用,若c为空,则行为未定义
c.front(); 返回c的首元素的引用,若c为空,则行为未定义
c[n]; 返回c中下标为n的元素的引用,n是一个无符号整数
c.at(n); 返回下标为n的引用。如果下标越界,则抛出一个 out_of_range异常

三、删除元素

// 这些操作不适用于array
// forward_list有特殊版本的erase,并且它不支持pop_back;
// vector和string不支持pop_front
c.pop_back(); 返回c中的尾元素/首元素,若c为空,则函数行为未定义
c.pop_front(); 函数返回void
c.clear(); 删除c中所有元素,返回void
c.erase(p); 删除c中p指向的元素,返回指向被删元素之后元素的迭代器,如果p指向尾元素,则返回尾后迭代器,若p为尾后迭代器,则行为未定义
c.erase(b, e); 删除迭代器b和e(不包括e)之间的元素,返回指向被删元素之后元素的迭代器, 若e为尾后迭代器,则返回e

四、特殊的forward_list操作

由于在单项链表中,没有简单的方法来获取一个元素的前驱,所以在forward_list中定义了首前迭代器。

lst.before_begin();          返回指向链表首元素之前不存在的元素的迭代器,c开头的是const_iterator版本
lst.cbefore_begin(); 不能解引用此迭代器 lst.inert_after(p, t); 在迭代器p之后插入元素,t是一个对象
lst.inert_after(p, n, t); n是数量
lst.inert_after(p, b, e); b、e表示范围的一对迭代器(不能指向lst)
lst.inert_after(p, il); il是一个花括号的初始化列表,返回一个指向插入的最后一个元素的迭代器,如果范围为空,返回p,如果p为尾后迭代器,则行为未定义
lst.emplace_after(p, arg); 在p指向的位置之后插入由arg构造的元素,返回指向这个新元素的迭代器,如果p是尾后迭代器,则行为未定义
lst.erase_after(p); 删除p之后的元素,或删除b到e(不包括e)之间的元素,返回一个指向被删元素之后元素的迭代器
lst.erase_after(b, e); 如果不存在这样的元素,返回尾后迭代器,若p指向lst的尾元素,或p是lst的尾后迭代器,则行为未定义。

在forwar_list中添加或删除元素时,我们要关注的是:指向要处理的元素的迭代器和其前驱迭代器。

例:从forward_list中删除奇数

forward_list<int> flst = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
auto prev = flst.before_begin(); // 获取首前迭代器
auto curr = flst.begin();
while (curr != flst.end()){
if(*curr % 2)
curr = flst.erase_after(prev); // 删除当前元素,将curr定位到新的第一个元素
else
prev = curr ++; // 移动首前元素和当前元素
}

五、改变容器大小

// resize不适用于array
c.resize(n); 调整c的大小为n个元素,若n < c.size(); 则多出的元素被丢弃,否则对新添加的元素进行值初始化
c.resize(n, t); 调整c的大小为n个元素,任何新添加的元素都被初始化为t
// 如果resize缩小了容器,则指向被删除的元素的迭代器、引用和指针都会失效,对vector、string和deque进行resize可能导致迭代器、引用和指针失效

六、容器操作和迭代器失效问题

向容器中添加元素后:

1. 如果容器时vector或string,且存储空间被重新分配,则指向容器的迭代器、指针和引用都会失效,如果存储空间未重新分配,则指向插入元素之前的迭代器、指针和引用都有效,指向插入元素之后元素的迭代器、指针和引用都会失效。

2. 对于deque,插入到除首尾位置之外的任何位置都会导致迭代器、引用和指针失效,如果在首尾位置添加元素,迭代器会失效,但指向存在的元素的引用和指针不会失效。

3. 对于list和forward_list,指向容器的迭代器(包括尾后迭代器和首前迭代器)、指针和引用都有效

容器在删除元素后:

1.  对于list和forward_list,指向容器的迭代器(包括尾后迭代器和首前迭代器)、指针和引用都有效

2. 对于deque,如果在首尾之外的任何位置删除元素,那么指向删除元素外其他元素的迭代器、引用和指针也会失效。如果是删除deque的尾元素,则尾后迭代器失效,但其他迭代器、引用和指针不受影响; 如果删除首元素,这些也不会受影响。

3. 对于vector和string,指向被删除元素之前元素的迭代器、引用和指针扔有效

当我们删除元素时,尾后迭代器总是会失效!

因此,必须保证每次改变容器的操作之后都正确的重新定位迭代器,还有,不要保存end返回的尾后迭代器。

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