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C++ 向量深度分析

最编程 2024-03-31 20:52:08
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vector迭代器失效问题

迭代器的主要作用就是让算法能够不用关心底层数据结构,其底层实际就是一个指针,或者是对指针进行了封装,比如:vector的迭代器就是原生态指针T* 。因此迭代器失效,实际就是迭代器底层对应指针所指向的空间被销毁了,而使用一块已经被释放的空间,造成的后果是程序崩溃(即如果继续使用已经失效的迭代器,程序可能会崩溃)。

1.底层空间改变

会引起其底层空间改变的操作,都有可能是迭代器失效,比如:resize、reserve、insert、assign、push_back等。

vector扩容时开辟了新的空间,原来的旧空间被释放掉了,而迭代器还是使用的释放前的旧空间,对释放的空间进行实际操作就会引起代码运行时崩溃。

解决方式:在以上操作完成之后,如果想要继续通过迭代器操作vector中的元素,只需给it(迭代器)重新赋值即可。

2.指定位置元素的删除操作–erase

#include <iostream>
using namespace std;
#include <vector>
int main()
{
 int a[] = { 1, 2, 3, 4 };
 vector<int> v(a, a + sizeof(a) / sizeof(int));
 // 使用find查找3所在位置的iterator
 vector<int>::iterator pos = find(v.begin(), v.end(), 3);
 // 删除pos位置的数据,导致pos迭代器失效。
 v.erase(pos);
 cout << *pos << endl; // 此处会导致非法访问
 return 0;
}

erase返回被删元素位置的迭代器。当被删元素是最后一位元素时,最后一位被后面的_end覆盖,而_end位置是没有元素的,所以pos就失效了。

与vector类似,string在插入+扩容操作+erase之后,迭代器也会失效。

使用memcpy拷贝问题

假设模拟实现的vector中的reserve接口中,使用memcpy进行的拷贝,以下代码会发生什么问题?

  1. 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
  2. 如果拷贝的是内置类型的元素,memcpy既高效又不会出错,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。

在这里插入图片描述
在扩容期间使用memcpy拷贝后,新空间和就空间的str都指向同一块内存空间,当将旧空间的内容转移到新空间后,要释放旧空间,同时释放掉了新空间指向的地址空间,新的_str就指向了一块已经释放的空间。

结论:如果对象中涉及到资源管理时,千万不能使用memcpy进行对象之间的拷贝,因为memcpy是浅拷贝,否则可能会引起内存泄漏甚至程序崩溃。

动态二维数组的理解

bit::vector<bit::vector> vv(n);
和a[i][j];

a[i][j]的调用本质是指针的解引用
可以写成*(*(a+i)+j)

而vv[i][j]是2个函数的调用
可以写成vv.operator[](i).operator[](j)