C++迭代器失效原因分析_C++ vector与map遍历删除元素陷阱

在C++中遍历删除容器元素时，必须正确处理迭代器失效问题。vector因内存连续，erase后被删位置及之后迭代器均失效，应使用it = vec.erase(it)或remove-erase惯用法；map基于红黑树，仅被删除节点的迭代器失效，可安全通过it = m.erase(it)继续遍历；避免在range-based for循环中删除元素，且多线程环境下需额外注意同步问题。

在C++编程中，使用容器（如vector、map等）进行遍历时删除元素是一个常见需求，但若处理不当，极易导致迭代器失效，进而引发未定义行为或程序崩溃。理解不同容器的迭代器失效机制，是写出安全代码的关键。

vector 迭代器失效原因

vector 是动态数组，其内存空间连续。当执行插入或删除操作时，可能触发内存重分配，从而导致原有迭代器全部失效。

在遍历过程中删除元素时，最典型的陷阱如下：

std::vector vec = {1, 2, 3, 4, 5};
for (auto it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) {
    if (*it == 3) {
        vec.erase(it); // 删除后 it 失效，继续 ++it 导致未定义行为
    }
}

问题在于：erase 后，被删除位置及其之后的所有迭代器都会失效。此时再对 it 执行 ++ 操作是非法的。

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正确做法是使用 erase 返回值重新赋值迭代器：

for (auto it = vec.begin(); it != vec.end();) {
    if (*it == 3) {
        it = vec.erase(it); // erase 返回下一个有效迭代器
    } else {
        ++it;
    }
}

或者使用更现代的写法：

vec.erase(std::remove(vec.begin(), vec.end(), 3), vec.end());

需要注意的是，即使未发生扩容，单次 erase 也会使被删位置及之后的迭代器失效，仅 begin() 和 end() 可能因实现而异，不应依赖。

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map 迭代器失效规则

map 是基于红黑树的关联容器，其迭代器稳定性与 vector 不同。

关键点是：map 的 erase 操作 只使被删除节点对应的迭代器失效，其他迭代器不受影响。

因此以下写法是安全的：

std::map m = {{1,"a"}, {2,"b"}, {3,"c"}};
for (auto it = m.begin(); it != m.end();) {
    if (it->first == 2) {
        it = m.erase(it); // map::erase 返回下一个迭代器
    } else {
        ++it;
    }
}

注意：虽然 map 的 erase 返回 void 的旧式接口已被弃用，现代 C++ 中 erase 总是返回下一迭代器，可安全用于循环。

另外，map 插入操作不会使任何迭代器失效，这是与 vector 的显著区别。

遍历删除通用建议

• 永远不要在 erase 后直接使用原迭代器进行自增
• 优先使用 erase 返回值更新迭代器
• 对于支持算法的容器（如 vector），考虑使用 remove-erase 惯用法
• 避免在 range-based for 循环中删除元素，因其隐含使用失效迭代器
• 多线程环境下，即使迭代器未显式删除，容器修改也可能导致遍历异常

基本上就这些。掌握不同容器的迭代器失效规则，能有效避免隐蔽的运行时错误。关键是记住：vector 删除可能波及多个迭代器，而 map 只影响被删节点本身。