面试题：C++ list与vector在迭代器失效场景及应对策略

Question

在C++编程中，list和vector都有迭代器。请分别列举出在对list和vector进行哪些操作时，会导致其迭代器失效，以及针对这些失效场景，应该如何采取相应的策略来避免程序出现错误。

Answer 1

list迭代器失效场景及应对策略

1. erase操作：
   • 失效场景：当对list使用erase删除一个元素时，指向被删除元素的迭代器会失效，而erase函数会返回下一个有效的迭代器。
   • 应对策略：使用erase返回的迭代器来继续遍历，例如：

std::list<int> myList = {1, 2, 3, 4, 5};
auto it = myList.begin();
while (it != myList.end()) {
    if (*it == 3) {
        it = myList.erase(it);
    } else {
        ++it;
    }
}

2. clear操作：
   • 失效场景：调用list的clear函数会删除list中的所有元素，所有迭代器都会失效。
   • 应对策略：在调用clear后，不要再使用之前的迭代器，若需要重新遍历，应重新获取begin和end迭代器，例如：

std::list<int> myList = {1, 2, 3, 4, 5};
auto it = myList.begin();
myList.clear();
// 这里it已失效，重新获取迭代器
it = myList.begin();

vector迭代器失效场景及应对策略

1. 插入操作（insert）：
   • 失效场景：
     • 在vector的头部或中间插入元素时，由于vector可能需要重新分配内存空间（当容量不足时），所有迭代器都会失效。
     • 在vector尾部插入元素，当当前容量小于新元素个数（导致重新分配内存）时，所有迭代器失效；若未重新分配内存，指向插入位置之后的迭代器会失效。
   • 应对策略：插入操作后重新获取迭代器。例如在头部插入元素：

std::vector<int> myVector = {1, 2, 3, 4, 5};
auto it = myVector.begin();
myVector.insert(it, 0);
// it已失效，重新获取迭代器
it = myVector.begin();

2. 删除操作（erase）：
   • 失效场景：删除元素后，指向被删除元素及之后的迭代器都会失效。
   • 应对策略：使用erase返回的迭代器继续遍历，例如：

std::vector<int> myVector = {1, 2, 3, 4, 5};
auto it = myVector.begin();
while (it != myVector.end()) {
    if (*it == 3) {
        it = myVector.erase(it);
    } else {
        ++it;
    }
}

3. resize操作：
   • 失效场景：如果resize后的大小大于当前容量，会重新分配内存，所有迭代器失效；如果resize后的大小小于当前容量，指向原vector超出新大小部分的迭代器会失效。
   • 应对策略：resize操作后重新获取迭代器。例如：

std::vector<int> myVector = {1, 2, 3, 4, 5};
auto it = myVector.begin();
myVector.resize(3);
// it可能已失效，重新获取迭代器
it = myVector.begin();

4. clear操作：
   • 失效场景：调用vector的clear函数会删除所有元素，所有迭代器都会失效。
   • 应对策略：和list类似，clear后重新获取迭代器，例如：

std::vector<int> myVector = {1, 2, 3, 4, 5};
auto it = myVector.begin();
myVector.clear();
// it已失效，重新获取迭代器
it = myVector.begin();