C++ 容器庫的迭代器安全性的保證

C++ 容器庫提供以下機制確保迭代器的安全性：1. 容器不變性保證；2. 複製迭代器；3. 範圍 for 迴圈；4. Const 迭代器；5. 異常安全。

C++ 容器庫的迭代器安全性的保證

在 C++ 中，容器庫提供了迭代器，允許我們遍歷容器中的元素。為了防止迭代期間容器的意外修改，C++ 容器庫提供了多項機制確保迭代器的安全性。

1. 容器不變性保證

當一個容器處於有效狀態時，它的內容、大小和元素順序是確定的。容器庫確保在迭代期間保持此不變性。當嘗試向迭代的容器新增或刪除元素時，迭代器會失效。例如：

std::vector<int> v{1, 2, 3};
for (std::vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); ++it) {
  v.push_back(4); // 迭代器无效，引用不再有效
}

2. 複製迭代器

在 C++ 中，迭代器可以複製，建立指向相同元素的新迭代器。這允許我們建立迭代器的副本，並在容器發生意外修改時繼續使用它們。複製迭代器不受原始容器的修改的影響，即使原始容器已更改或失效。

3. 範圍for 迴圈

範圍for 迴圈隱含使用複製迭代器，允許我們遍歷容器中的元素，而不必擔心容器的修改會影響迭代。

for (int& elem : v) {
  // 使用 elem...
  v.push_back(4); // 不会影响范围 for 循环
}

4. Const 迭代器

const 迭代器指涉容器中的唯讀元素。嘗試透過 const 迭代器修改容器將導致編譯時錯誤。這確保了遍歷容器時資料的完整性。

5. 異常安全

容器庫在迭代期間偵測異常，並自動在異常拋出時使迭代器失效。這防止了對損壞容器的存取。

實戰案例：安全地從映射中刪除元素

std::map 是一個有序關聯容器，允許我們根據鍵查找值。在迭代映射時，如果我們嘗試刪除當前迭代的元素，迭代器將失效，因為底層映射已更改。為了安全地刪除元素，我們可以使用 erase 方法，該方法傳回一個指向已刪除元素後繼的新的有效迭代器。

std::map<int, int> m{{1, 10}, {2, 20}, {3, 30}};
for (auto it = m.begin(); it != m.end(); ) {
  if (it->second % 2 == 0) {
    it = m.erase(it); // 返回新的有效迭代器
  } else {
    ++it;
  }
}

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