面试题：C++ STL迭代器begin失效后的行为及预防

Question

假设在使用std::vector<int>时，由于某种操作导致begin迭代器失效，此时若继续使用失效的begin迭代器进行遍历，程序会出现什么行为？如何在代码设计中有效预防这种因begin迭代器失效而引发的问题？请结合代码示例说明。

Answer 1

程序行为

当 std::vector<int> 的 begin 迭代器失效后继续使用它进行遍历，程序会出现未定义行为。这可能导致程序崩溃、产生错误的结果或者出现其他难以预测的情况。原因在于 std::vector 在某些操作（如插入或删除元素，且导致重新分配内存时），其内部存储的位置可能会改变，迭代器指向的原内存位置可能已无效。

预防措施及代码示例

1. 重新获取迭代器：在可能导致迭代器失效的操作后，重新获取 begin 迭代器。

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
    auto it = vec.begin();

    // 假设这里进行了可能导致迭代器失效的操作，如插入元素
    vec.insert(vec.begin() + 2, 99);

    // 重新获取begin迭代器
    it = vec.begin();
    for (; it != vec.end(); ++it) {
        std::cout << *it << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    return 0;
}

2. 使用 auto 类型推导：在遍历 std::vector 时使用 auto 来推导迭代器类型，这样在迭代器失效重新获取后，代码不需要额外修改。

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};

    // 使用auto推导迭代器类型
    for (auto it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) {
        std::cout << *it << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    // 插入元素可能导致迭代器失效
    vec.insert(vec.begin() + 2, 99);

    // 重新遍历，重新获取迭代器（这里重新定义it，得益于auto推导）
    for (auto it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) {
        std::cout << *it << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

3. 了解容器操作对迭代器的影响：在进行可能改变容器大小或结构的操作前，先查阅文档了解该操作对迭代器的影响，尽量避免在遍历过程中进行可能导致迭代器失效的操作。如果必须进行，做好重新获取迭代器的准备。