C++ 迭代器失效详解

如：

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4};
    auto it = v.begin() + 1; // 指向元素 2
    v.erase(it); // 删除元素 2
    // 此时 it 已经失效，下面的操作可能会导致程序出错
    std::cout << *it << std::endl;
    return 0;
}

List 容器中的迭代器失效

插入操作

对于 list 容器，插入操作不会导致迭代器失效。因为 list 是由节点组成的链表结构，插入新节点只是修改节点之间的链接关系，迭代器指向的节点本身并没有改变。

例如：

#include <iostream>
#include <list>

int main() {
    std::list<int> l = {1, 2, 3};
    auto it = l.begin();
    l.insert(it, 0); // 在头部插入元素 0
    std::cout << *it << std::endl; // it 仍然有效，输出 1
    return 0;
}

删除操作

在 list 中删除一个元素后，只有指向被删除元素的迭代器会失效。其他迭代器不受影响，因为链表结构的特点使得删除操作只是调整节点之间的连接，不会像 vector 那样引起其他元素的移动。

例如：

#include <iostream>
#include <list>

int main() {
    std::list<int> l = {1, 2, 3};
    auto it = l.begin();
    l.erase(it); // 删除第一个元素 1
    // it 已经失效，不能再使用
    // 可以重新获取迭代器来遍历
    for (auto new_it = l.begin(); new_it != l.end(); ++new_it) {
        std::cout << *new_it << std::endl;
    }
    return 0;
}

又如：

关联容器中的迭代器失效

对于关联容器（以 map 为例），插入操作不会导致迭代器失效，因为插入新元素只是在红黑树（map 通常的底层实现）中添加一个节点，不会改变已有节点的地址。

删除操作会导致指向被删除元素的迭代器失效，但其他迭代器仍然有效，因为红黑树的结构调整不会影响其他节点的内存位置。

例如：

#include <iostream>
#include <map>

int main() {
    std::map<int, int> m = {{1, 10}, {2, 20}};
    auto it = m.find(1);
    m.erase(it); // 删除键为 1 的元素
    // it 已经失效，不能再使用
    for (auto new_it = m.begin(); new_it != m.end(); ++new_it) {
        std::cout << new_it->first << " " << new_it->second << std::endl;
    }
    return 0;
}