C++中map的迭代器失效问题

Question

我有一个示例程序，想要查看在从地图中删除元素时，迭代器如何失效。

程序如下：

#include <iostream>
#include <map>

using namespace std;

int main(int argc, char *argv[])
{

    map<int, int> myMap;

    myMap.insert(pair<int, int>(0, 2));    
    myMap.insert(pair<int, int>(1, 4));    
    myMap.insert(pair<int, int>(3, 18));    
    myMap.insert(pair<int, int>(2, 20));    

    map<int, int>::iterator it; 

    for(it = myMap.begin(); it != myMap.end(); ++it) 
    {   
        myMap.erase(it);  // erasing the element pointed at by iterator

        cout << it->first << endl; // iterator is invalid here 
    }   
    return 0;
}

问题是我得到的输出是:

0
1
2
3  

为什么迭代器没有失效并且给出了错误的结果。非常感谢您提供任何帮助。

C++ STL maps的文档说明：对已经删除的元素的引用和迭代器将会失效，而其他引用和迭代器则不受影响。

- Bhawan

---

你在问为什么使用一个失效的迭代器有时候会起作用？这有点像问为什么有些人跳伞不带降落伞却能幸存。 - UKMonkey

您的迭代器已失效。您正在观察未定义行为的影响。 - Ron

解除无效的迭代器是未定义行为。它可以执行任何操作，包括返回（表面上）正确的值。 - Yksisarvinen

那么，你的意思是它确实是无效的吗？ - Bhawan

是的，您正在调用未定义的行为。 - Ron

Answer 1

使用无效的迭代器是未定义行为。在这种情况下，任何事情都可能发生。

为什么你会看到这些值？迭代器包含一个指向某个内存块的指针，仅仅因为偶然的原因，这个内存块尚未被返回给系统并且尚未被覆盖。这就是为什么你仍然可以看到已经“死亡”的值。

这并不改变任何东西，它仍然是未定义的行为，下一次运行程序时，映射元素所在的内存页可能已经被返回给操作系统，你会收到访问冲突（分段错误）...

- Aconcagua

Answer 2

默认情况下，没有针对无效迭代器的运行时检查。

您可以通过为GNU C++标准库启用-D_GLIBCXX_DEBUG来启用无效迭代器的调试检查。这将产生以下运行时错误：

iterator "this" @ 0x0x7fff9f3d7060 {
type = N11__gnu_debug14_Safe_iteratorISt17_Rb_tree_iteratorISt4pairIKiiEENSt7__debug3mapIiiSt4lessIiESaIS4_EEEEE (mutable iterator);
  state = singular;
  references sequence with type `NSt7__debug3mapIiiSt4lessIiESaISt4pairIKiiEEEE' @ 0x0x7fff9f3d7150
}

如需查看其他标准库，请查阅文档。

- Maxim Egorushkin

---

请注意，这是在 UB 的范围内进行的操作：标准规定“任何事情都可能发生”，然后实现会说“抛出异常符合任何情况”。 - Caleth

按照这种逻辑的极端情况，即使没有调试迭代器，它也可以打印此消息，但这种情况非常罕见，尚未观察到。严谨地说，标准在UB发生时不需要任何特定行为，这与“任何事情都可能发生”相当不同。 - Maxim Egorushkin

“不需要”任何特定行为，但也“不禁止”任何特定行为。换句话说，“任何事情都可能发生”。 - Caleth

Answer 3

失效的迭代器并不意味着其内部数据被删除。有时候，就像在这种情况下一样，失效的迭代器可能仍然持有对下一个项目的有效引用。但是，这样使用它是未定义行为，很可能会在您的应用程序中引起一些问题。

- Rinat Veliakhmedov