提示：以下所有程序是使用MinGW编译运行的。若使用VS的MSVC运行，程序会报错，因为MSVC无法解引用失效迭代器或尾后迭代器。
1. capacity()不足，在末尾添加元素
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
//输出
void show(vector<int> &v);
//迭代器
vector<int>::iterator i1, i2, i3;
int main()
{
vector<int> vi{1, 2};
i1 = vi.begin();
i2 = ++vi.begin();
i3 = vi.end();
//输出
show(vi);
//在末尾插入
vi.push_back(3);
//输出
show(vi);
return 0;
}
void show(vector<int> &v)
{
cout << "size: " << v.size() << endl;
cout << "capaticy: " << v.capacity() << endl;
cout << "vector: ";
for (auto &a : v)
{
cout << a << "(" << &a << ")"
<< "\t";
}
cout << endl
<< "iterate: ";
cout << *i1 << "(" << &(*i1) << ")"
<< "\t";
cout << *i2 << "(" << &(*i2) << ")"
<< "\t";
cout << *i3 << "(" << &(*i3) << ")" //解引用尾后迭代器的行为是未定义的
<< "\t";
cout << endl
<< endl;
}
运行结果
插入元素前后比较图
分析：
- 因为size()==capacity()，故插入元素后，vector被重新分配内存。vi原先从0x3a0f88开始，插入元素后，vi从0x3a0f98开始。
- 插入元素前，i1指向vi首元素，i2指向vi中的第2个元素，i3指向不存在的尾后元素，*i3是未定义的。
- 插入元素后，vector被重新分配内存，i1、i2和i3指向未知的内存区域，故i1、i2和i3已失效。
2. capacity()充足，在末尾添加元素
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
//输出
void show(vector<int> &v);
//迭代器
vector<int>::iterator i1, i2, i3;
int main()
{
vector<int> vi{1, 2};
//扩充存储空间
vi.reserve(4);
//迭代器
i1 = vi.begin();
i2 = ++vi.begin();
i3 = vi.end();
//输出
show(vi);
//在末尾插入
vi.push_back(3);
//输出
show(vi);
return 0;
}
void show(vector<int> &v)
{
cout << "size: " << v.size() << endl;
cout << "capaticy: " << v.capacity() << endl;
cout << "vector: ";
for (auto &a : v)
{
cout << a << "(" << &a << ")"
<< "\t";
}
cout << endl
<< "iterate: ";
cout << *i1 << "(" << &(*i1) << ")"
<< "\t";
cout << *i2 << "(" << &(*i2) << ")"
<< "\t";
cout << *i3 << "(" << &(*i3) << ")" //解引用尾后迭代器的行为是未定义的
<< "\t";
cout << endl
<< endl;
}
运行结果
插入元素前后比较图
分析：
- 因为size()<capacity()，故插入元素后，vector的内存地址不变。
- 插入元素前后，i1始终指向vi首元素，i2始终指向vi中的第2个元素，且其值并未改变。故i1和i2仍有效。
- 插入元素前，i3指向vi不存在的尾后元素，*i3是未定义的；插入元素后，*i3=3，不再指向尾后元素，故i3失效。
3. capacity()充足，在中间添加元素
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
//输出
void show(vector<int> &v);
//迭代器
vector<int>::iterator i1, i2, i3;
int main()
{
vector<int> vi{1, 2};
//扩充存储空间
vi.reserve(4);
//迭代器
i1 = vi.begin();
i2 = ++vi.begin();
i3 = vi.end();
//输出
show(vi);
//在第2个元素之前插入
vi.insert(i2, 3);
//输出
show(vi);
return 0;
}
void show(vector<int> &v)
{
cout << "size: " << v.size() << endl;
cout << "capaticy: " << v.capacity() << endl;
cout << "vector: ";
for (auto &a : v)
{
cout << a << "(" << &a << ")"
<< "\t";
}
cout << endl
<< "iterate: ";
cout << *i1 << "(" << &(*i1) << ")"
<< "\t";
cout << *i2 << "(" << &(*i2) << ")"
<< "\t";
cout << *i3 << "(" << &(*i3) << ")" //解引用尾后迭代器的行为是未定义的
<< "\t";
cout << endl
<< endl;
}
运行结果
插入元素前后比较图
分析：
- 因为size()<capacity()，故插入元素后，vector的内存地址不变。
- 插入元素前后，i1始终指向vi首元素，且其值并未改变。故i1仍有效。
- 插入元素前，i2指向vi的第2个元素，*i2=2；插入元素后，i2仍指向vi的第2个元素，但*i2=3，故i2已失效。
- 插入元素前，i3指向vi不存在的尾后元素，*i3是未定义的；插入元素后，*i3=2，不再指向尾后元素，故i3失效。
4. capacity()充足，在首部添加元素
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
//输出
void show(vector<int> &v);
//迭代器
vector<int>::iterator i1, i2, i3;
int main()
{
vector<int> vi{1, 2};
//扩充存储空间
vi.reserve(4);
//迭代器
i1 = vi.begin();
i2 = ++vi.begin();
i3 = vi.end();
//输出
show(vi);
//在第1个元素之前插入
vi.insert(i1, 3);
//输出
show(vi);
return 0;
}
void show(vector<int> &v)
{
cout << "size: " << v.size() << endl;
cout << "capaticy: " << v.capacity() << endl;
cout << "vector: ";
for (auto &a : v)
{
cout << a << "(" << &a << ")"
<< "\t";
}
cout << endl
<< "iterate: ";
cout << *i1 << "(" << &(*i1) << ")"
<< "\t";
cout << *i2 << "(" << &(*i2) << ")"
<< "\t";
cout << *i3 << "(" << &(*i3) << ")" //解引用尾后迭代器的行为是未定义的
<< "\t";
cout << endl
<< endl;
}
运行结果
插入元素前后比较图
分析：
- 因为size()<capacity()，故插入元素后，vector的内存地址不变。
- 插入元素前后，i1始终指向vi首元素，但*i1从1变成3。故i1失效。
- 插入元素前后，i2始终指向vi的第2个元素，但*i2从2变成1。故i2失效。
- 插入元素前，i3指向vi不存在的尾后元素，*i3是未定义的；插入元素后，*i3=2，不再指向尾后元素，故i3失效。
5. 总结
1. 当size()==capacity()，插入元素时vector会被重新分配内存，指向元素的迭代器都会失效。
2. 当size()<capacity()，插入元素时vector不会被重新分配内存。此时，若迭代器指向插入位置之前的元素，它仍有效；若迭代器指向插入位置之后的元素，它将会失效。
